Hvad er Reversible Computing?

Idet densiteterne og skiftehastighederne for vores beregningsapparater fortsat øges eksponentielt, skal mængden af ​​energi, der adskilles af disse enheder, forblive på et vist niveau, ellers kræves økonomisk upraktisk køleudstyr. Konventionelle computere udfører termodynamisk irreversible logiske operationer, det vil sige, det er ikke muligt at ekstrapolere tidligere maskintilstander udelukkende baseret på information fra fremtidige tilstande. Oplysninger, i form af bits, slettes. Denne bit sletning repræsenterer entropi, der er korreleret med varmeafledning.

Efterhånden som vi anvender stadig mere avancerede teknikker til at designe vores integrerede kredsløb, er energispredningen pr. Logisk operation konstant faldende. Men omkring 2015 vil udviklingen nå en grundlæggende barriere - kT-barrieren - som repræsenterer en mængde energi beregnet ved at multiplicere temperaturen i beregningsmiljøet (generelt stuetemperatur eller ~ 300 Kelvin) med Boltzmanns konstante. Den eneste måde at trænge ind i denne barriere er enten at sænke temperaturen på vores computere eller at udvikle termodynamisk reversible computere, som ikke genererer entropi og derfor ikke spreder næsten lige så meget varme som konventionelle, irreversible computere.

Oprettelse af reversible computere er en markant mere attraktiv mulighed end afkøling, fordi sænkning af computermiljøet til den laveste opnåelige temperatur (~ 0 Kelvin) kun reducerer energispredningen pr. Enhedsvolumen med to størrelsesordener, mens opbygning af reversible computere tillader energispredning at være vilkårligt reduceret.

Ved at bygge computere, der udfører reversible logiske operationer, kan man vilkårligt lave niveauer af varmeafledning. Ulempen er, at reversible arkitekturer kan blive ret komplicerede. Når 2015 nærmer sig, og databehandlingsindustrien begynder at nærme sig kT-barrieren, er det sandsynligt, at kompilatorer vil være designet til at maksimere antallet af termodynamisk reversible operationer inden for konventionelle computearkitekturer. Når vi begynder at overveje computere, der er konstrueret af meget små og hurtige logiske porte, som ved nanokomputering, bliver reversibilitet et vigtigt træk for at holde energispredning på tolerable niveauer.

Forskning inden for reversibel computing i dag foregår af MIT, hvis pendelprojekt specifikt blev oprettet for at udtænke en fuldt reversibel databehandlingsarkitektur. Da den maksimale opnåelige computereffektivitet nødvendigvis består af vendbare arkitekturer, er dette forskningsområde uundværligt, hvis vores computers computers styrke og økonomi fortsat vil stige.