Hva er reversibel databehandling?

Når tettheter og byttehastigheter på beregningsapparatene våre fortsetter å øke eksponentielt, må mengden energi som er spredt av disse enhetene forbli på et visst nivå, ellers er det nødvendig med økonomisk upraktisk kjøleapparat. Konvensjonelle datamaskiner utfører termodynamisk irreversible logiske operasjoner, det vil si at det ikke er mulig å ekstrapolere tidligere maskinstater kun basert på informasjon fra fremtidige stater. Informasjon, i form av biter, blir slettet. Denne biten sletting representerer entropi, som er korrelert med varmespredning.

Når vi bruker stadig mer avanserte teknikker for å designe våre integrerte kretsløp, har energispredningen per logikkoperasjon kontinuerlig falt. Men rundt 2015 vil utviklingen nå en grunnleggende barriere - KT -barrieren - som representerer en mengde energi beregnet ved å multiplisere temperaturen på datamiljøet (generelt romtemperatur, eller ~ 300 Kelvin) med Boltzmanns konstante. Den enesteMåten å trenge gjennom denne barrieren er å enten senke temperaturen på datamaskinene våre eller å utvikle termodynamisk reversible datamaskiner som ikke genererer entropi og derfor ikke sprer seg nesten like mye varme som konvensjonelle, irreversible datamaskiner.

Ved å bygge datamaskiner som utfører reversible logiske operasjoner, kan vilkårlig lave nivåer av varmeavledning oppnås. Ulempen er at reversible arkitekturer kan bli ganske kompliserte. Når 2015 nærmer seg og dataindustrien begynner å nærme seg KT -barrieren, er det LiKely at kompilatorer vil være designet for å maksimere antall termodynamisk reversible operasjoner innen konvensjonelle databehandlingsarkitekturer. Når vi begynner å vurdere datamaskiner konstruert fra veldig bittesmå og raske logiske porter, som i nanokomputing, blir reversibilitet et essensielt trekk for å holde energispredning på tolerable nivåer.

Forskning innen reversibel databehandling i dag blir pioner av MIT, hvis pendelprosjekt ble spesielt opprettet for å utvikle en fullstendig reversibel databehandlingsarkitektur. Siden den maksimale oppnåelige datamaskinens effektivitet nødvendigvis består av reversible arkitekturer, er dette forskningsområdet uunnværlig hvis kraften og økonomien til datamaskinene våre vil fortsette å øke.