自上世纪40年代以来，计算机从最初一间房那么大、只用于军方和科研的昂贵机器，迅速发展成主流，并从根本上改变了工业、商业、娱乐业甚至管理模式，同时也缩小到手提式，遍布全世界。
这一进步是由工业上持续不断的技术革新能力所推动，把越来越多的计算线压缩到越来越小的微芯片上。目前的微机处理器已包含了数百万的晶体管，逐渐接近原子级别，芯片设计者即将面临工程制造和物理的双重极限，障碍计算机性能继续提高。
我们到达计算能力的极限了吗？最近，美国密歇根大学的伊格尔·马科夫在《自然》上发表文章指出，发展中的极限因素，有助于决定将来的计算机系统会变成什么样子，通过新兴技术为继续进步找到“宽松的”和切实的机会。
“正像工业期间，人们受蒸汽机的而发现了热力学第二定律。在信息时代，我们将面对决定计算极限的基本。”美国国家科学基金会（NSF）计算机和信息科学与工程指挥部计划主管山卡·巴苏说。“马科夫的论文详细考虑了我们这个时代一项重要的智能问题，并简洁概括了科学研究可能导致的大部分情况。”
论文中探讨了制造、工程、设计与验证、电源与热、时间与空间、信息与计算复杂性等多方面的条件。“这些方面的因素是什么，其中一些是否还能‘商量’？它们基于何种假设？怎样才能克服？”马科夫说，“掌握了这些知识就如同掌握了财富，对评价主流和新兴技术都至关重要。”
与材料和制造业有关的是当下就能感受到的。比如一种只有10个原子厚的材料层，由于制造不精细而失去1个原子，就会导致它的电学参数改变10%或更多。在这种规模上进一步缩小设计，不可避免会进入量子物理学，接受量子力学的制约。
与工程有关的取决于设计方案、技术能力和验证设计的能力，这些虽然很现实，却很难量化。然而不管怎样，一旦理解了的前提，进步的障碍也可能会消除。人们已在开发软件时自动寻找这种突破，并在硬件设计中做出诊断，修复漏洞。
与电源和能耗有关的已经研究了许多年，但直到最近，芯片设计者才找到改进处理器能耗的方法———暂时性地关掉部分芯片，还有许多其他省电的办法。但如果没有根本变革，硅芯片会跟不上改进的步伐。原子物理学向人们展示了诱人的前景，但远远超出目前的工程能力。
在今后几年中，芯片将继续缩小，但每前进一步都将面对巨大的障碍，有些是太过强大而无法克服的。取得突破的技术是什么？新技术与新材料将带来很大帮助，有可能改变传统极限设定的“游戏规则”。比如，碳纳米管晶体管会带来更强的驱动力，有望缩短延迟降低能耗，进一步缩小整体线；另一方面，基本极限倾向于阻碍新兴技术，所以在进行电源、性能及其他方面的变革之前，要先充分理解它们。“理解了这些重要的，有助于我们在新技术中投下正确赌注。”马科夫说。
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