Co to jest obliczanie odwracalne?
Ponieważ gęstość i szybkość przełączania naszych urządzeń obliczeniowych stale rośnie wykładniczo, ilość energii rozpraszanej przez te urządzenia musi pozostać na pewnym poziomie, w przeciwnym razie konieczne jest niepraktyczne ekonomicznie urządzenie chłodzące. Konwencjonalne komputery wykonują termodynamicznie nieodwracalne operacje logiczne, to znaczy nie jest możliwe ekstrapolowanie wcześniejszych stanów maszyny na podstawie wyłącznie informacji z przyszłych stanów. Informacje w postaci bitów są usuwane. To wymazanie bitów reprezentuje entropię, która jest skorelowana z rozpraszaniem ciepła.
Ponieważ do projektowania naszych układów scalonych stosujemy coraz bardziej zaawansowane techniki, rozpraszanie energii na operację logiczną stale spada. Ale około 2015 r. Rozwój osiągnie podstawową barierę - barierę kT - która reprezentuje ilość energii obliczoną przez pomnożenie temperatury środowiska komputerowego (ogólnie temperatury pokojowej lub ~ 300 kelwinów) przez stałą Boltzmanna. Jedynym sposobem na penetrację tej bariery jest albo obniżenie temperatury naszych komputerów, albo opracowanie termodynamicznie odwracalnych komputerów, które nie generują entropii, a zatem nie rozpraszają prawie tyle ciepła, co konwencjonalne, nieodwracalne komputery.
Tworzenie komputerów odwracalnych jest znacznie bardziej atrakcyjną opcją niż chłodzenie, ponieważ obniżenie środowiska komputerowego do najniższej możliwej do osiągnięcia temperatury (~ 0 kelwinów) zmniejsza jedynie rozproszenie energii na jednostkę objętości o dwa rzędy wielkości, natomiast budowanie komputerów odwracalnych pozwala na rozpraszanie energii dowolnie zmniejszona.
Budując komputery wykonujące odwracalne operacje logiczne, można osiągnąć dowolnie niski poziom rozpraszania ciepła. Minusem jest to, że odwracalne architektury mogą stać się dość skomplikowane. W miarę zbliżania się 2015 r., A przemysł komputerowy zaczyna zbliżać się do bariery kT, prawdopodobnie kompilatory zostaną zaprojektowane w taki sposób, aby zmaksymalizować liczbę operacji odwracalnych termodynamicznie w ramach konwencjonalnych architektur obliczeniowych. Kiedy zaczynamy rozważać komputery zbudowane z bardzo małych i szybkich bramek logicznych, tak jak w nanokomputerach, odwracalność staje się istotną cechą dla utrzymania rozpraszania energii na dopuszczalnym poziomie.
Badania w dziedzinie odwracalnego przetwarzania danych są dziś pionierem firmy MIT, której projekt Pendulum został specjalnie stworzony w celu opracowania w pełni odwracalnej architektury obliczeniowej. Ponieważ maksymalne osiągalne wydajności komputerów koniecznie składają się z architektur odwracalnych, ten obszar badań jest niezbędny, jeśli moc i ekonomia naszych komputerów będą nadal rosły.