1959年12月29日の夕方、カリフォルニア工科大学でのアメリカ物理学会の会合で、リチャード・ファインマンは「底にはまだ十分な余地がある」と題する講演を行った。物理法則は、ピンの頭にブリタニカ百科事典の全体を書き込むこと、これまでに書かれたすべての本を塵の粒ほどの大きさのものに保存すること、物質を原子一つ一つ配置することを妨げないと彼は主張した。生物学はすでにこの種のことを行っている——生きた細胞はその指示をDNAの一片に保持している——ので、物理法則がそれを明らかに許容していることは明白だ。ただ、私たちはまだその道具を作っていなかっただけだ。

彼は正しかった。そして何十年もの間、私たちはほとんどただでその空間へと降りていった。トランジスタは繰り返しサイズを半減させ、チップは密度を倍にした。かつて部屋を埋め尽くしたコンピュータが、今では時計の中に収まる。しかし、その容易な下降は停滞しており、最も明確な兆候はデータセンターの拡張である。最大手のハイパースケーラー6社は、今年コンピューティングインフラに7000億ドル以上を費やす見込みで、これは2025年に記録した記録の約2倍であり、電力網が供給できるよりも速く、コンクリートと銅とシリコンを新しいサイトに注ぎ込んでいる。その拡張は、すでに作り方を知っているものをより多く追加することで、力ずくで性能を買っている。チップをより良くしてきたもう一つの種類の進歩は、静かに尽きかけている。

20世紀の情報時代を追跡してきたトレンドラインは、21世紀の知能時代の幕開けとともに曲がったり折れたりしている。シリコン上のトランジスタ密度をプロットするムーアの法則は減速した。トランジスタが縮小しても消費電力は変わらないというデナードの法則は終わった。ジュール当たりの計算量を追跡するクーミーの法則は旗を振り始めた。磁気記憶密度に関するクライダーの法則は這うように減速した。光ファイバー容量を図表化するケックの法則は平坦化している。

しかし、これらのスケーリング法則は、工学システムに関する単なる観察であり、基本的な物理法則ではない。量子力学、一般相対性理論、情報理論によって課される真の限界は、今日のデータセンターにあるもののはるか下にある。スケーリング法則は私たちの後ろの下降を図表化し、基本的限界は残っている余地を図表化する。いくつかは実際には手の届かないところにあるかもしれないが、探求する価値がある。なぜなら、その仕事は二度報いるからだ。一度は技術開発で、もう一度は基礎科学で。

1959年の講演で、ファインマンは自腹で1000ドルずつの賞を二つ提供した。一つは、0.4ミリメートルの立方体より小さい動作する電気モーターを最初に作った人に贈られた。彼はそれが誰かに真に新しいマイクロテクノロジーを発明させることを期待していた。しかし、約1年後、カリフォルニア工科大学で学んだエンジニア、ウィリアム・マクレランが、モーターを作って動かして現れた——4分の1ミリグラムの機械で、砂粒ほどの大きさ、顕微鏡下でつまようじと時計職人の旋盤を使って手作業で組み立てられた。ファインマンはほんの少し失望しただけだった。その賞は、彼の主張を最も面白くない方法で証明した。余地はそこにあったが、この最初のマイルストーンに到達するのに新しい技術は全く必要なかった——ただ異常に忍耐強く、手の安定した男がいただけだった。

二つ目の賞は異なる老化を遂げた。それは、テキストのページを各方向に25,000分の1に縮小し、ブリタニカ全体がピンの頭に収まるほど小さくできる者に提供された。それは四半世紀にわたって未請求のままだったが、1985年にスタンフォード大学の大学院生トム・ニューマンが、今日のチップ製造パターンツールの祖先である電子ビームリソグラフィー装置を使って、『二都物語』の冒頭ページを必要な縮尺で転写してようやく獲得した。

しかし、下降はすでにかなり進んでいた。ファインマンの講演の前年、テキサス・インスツルメンツに入社したばかりでまだ休暇を取っていなかったジャック・キルビーは、その7月、同僚が休暇を楽しむ中、ほとんど一人で研究室で過ごした。その9月までに彼は、トランジスタ、コンデンサ、3つの抵抗を、すべて単一のゲルマニウムの薄片から配線し、回路全体が半導体の一ブロックから刻み出せることを証明した。

そのアイデア