Co to jest odwracalne obliczenia?
Ponieważ gęstości i prędkości przełączania naszych urządzeń obliczeniowych stale rosną wykładniczo, ilość energii rozproszonej przez te urządzenia musi pozostać na określonym poziomie, w przeciwnym razie wymagany jest niepraktyczny ekonomicznie aparat chłodzący. Komputery konwencjonalne wykonują termodynamicznie nieodwracalne operacje logiczne, to znaczy nie jest możliwe ekstrapolację wcześniejszych stanów maszyn opartych wyłącznie na informacji z przyszłych stanów. Informacje, w postaci bitów, są wymazane. To wymazanie bitów reprezentuje entropię, która jest skorelowana z rozpraszaniem ciepła.
Ponieważ stosujemy coraz bardziej zaawansowane techniki do projektowania naszych zintegrowanych obwodów, rozpraszanie energii na operację logiczną stale spada. Ale około 2015 r. Rozwój osiągnie fundamentalną barierę - barierę KT - która reprezentuje ilość energii obliczonej przez pomnożenie temperatury środowiska obliczeniowego (ogólnie temperatura pokojowa lub ~ 300 Kelvin) przez stałą Boltzmanna. JedynySposób penetracji tej bariery jest albo obniżenie temperatury naszych komputerów lub opracowanie termodynamicznie odwracalnych komputerów, które nie generują entropii, a zatem nie rozpraszają prawie tak dużego ciepła, jak konwencjonalne, nieodwracalne komputery.
Tworzenie odwracalnych komputerów jest znacznie bardziej atrakcyjną opcją niż chłodzenie, ponieważ obniżenie środowiska obliczeniowego do najniższej temperatury uprawnej (~ 0 Kelvin) zmniejsza rozpraszanie energii na jednostkę o dwa rzędu wielkości, podczas gdy komfortowe budynki pozwala na rozpraszanie energii.
Dzięki budowaniu komputerów, które wykonują odwracalne operacje logiczne, można osiągnąć dowolnie niski poziom rozpraszania ciepła. Minusem jest to, że odwracalne architektury mogą stać się dość skomplikowane. Ponieważ w 2015 r. Bliski i branża komputerowa zaczyna zbliżać się do bariery KT, jest to liKely, które kompilatory zostaną zaprojektowane w celu maksymalizacji liczby termodynamicznie odwracalnych operacji w konwencjonalnych architekturach obliczeniowych. Kiedy zaczynamy rozważać komputery skonstruowane z bardzo małych i szybkich bram logicznych, ponieważ w nanokomputowaniu, odwracalność staje się istotną cechą utrzymywania rozpraszania energii na tolerowanych poziomach.
Dzisiejsze badania w odwracalnym obliczeniach są pionierem MIT, którego projekt wahadłowy został specjalnie stworzony w celu opracowania w pełni odwracalnej architektury obliczeniowej. Ponieważ maksymalna wydajna wydajność komputerowa składa się z konieczności złożonych z odwracalnych architektur, ten obszar badań jest niezbędny, jeśli moc i ekonomia naszych komputerów będą nadal rosły.