Qu'est-ce que l'informatique réversible?

Alors que les densités et les vitesses de commutation de nos dispositifs de calcul continuent d'augmenter de façon exponentielle, la quantité d'énergie dissipée par ces dispositifs doit rester à un certain niveau, sinon un appareil de refroidissement économiquement impraticable est nécessaire.Les ordinateurs conventionnels effectuent des opérations logiques thermodynamiquement irréversibles, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible d'extrapoler les états de machine antérieurs basés uniquement sur les informations des états futurs.Les informations, sous forme de bits, sont effacées.Cette effacement du bit représente l'entropie, qui est corrélée à la dissipation de la chaleur.

Comme nous utilisons des techniques de plus en plus avancées pour concevoir nos circuits intégrés, la dissipation d'énergie par opération logique a continuellement chuté.Mais vers le développement de 2015 atteindra une barrière fondamentale - la barrière KT - qui représente une quantité d'énergie calculée en multipliant la température de l'environnement informatique (généralement la température ambiante, ou ~ 300 Kelvin) par Boltzmanns constante.La seule façon de pénétrer cette barrière est de réduire la température de nos ordinateurs ou de développer des ordinateurs thermodynamiquement réversibles qui ne génèrent pas l'entropie et ne dissipent donc pas presque autant de chaleur que les ordinateurs conventionnels et irréversibles.

La création d'ordinateurs réversibles est une option beaucoup plus attrayante que le refroidissement car la baisse de l'environnement de calcul à la température la plus basse atteinte (~ 0 Kelvin) ne diminue que la dissipation d'énergie par volume unitaire par deux ordres de grandeur, tandis que le bâtiment des ordinateurs réversibles permet la dissipation d'énergie de l'énergiePour être réduit arbitrairement.

En construisant des ordinateurs qui effectuent des opérations logiques réversibles, des niveaux de dissipation de chaleur arbitrairement faibles peuvent être atteints.L'inconvénient est que les architectures réversibles peuvent devenir assez compliquées.À l'approche de 2015 et que l'industrie informatique commence à aborder la barrière KT, il est probable que les compilateurs seront conçus pour maximiser le nombre d'opérations thermodynamiquement réversibles dans les architectures informatiques conventionnelles.Lorsque nous commençons à considérer les ordinateurs construits à partir de portes logiques très minuscules et rapides, comme dans les nanocomputing, la réversibilité devient une caractéristique essentielle pour maintenir la dissipation d'énergie à des niveaux tolérables.

La recherche dans le calcul réversible aujourd'hui est en cours de pionnier par le MIT, dont le projet pendule était spécifiquement spécifiquecréé pour concevoir une architecture informatique entièrement réversible.Étant donné que l'efficacité informatique maximale réalisable est nécessairement constituée d'architectures réversibles, ce domaine de recherche est indispensable si la puissance et l'économie de nos ordinateurs continueront d'augmenter.