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 podstawową barierę - barierę KT - która reprezentuje ilość energii obliczonej przez pomnożenie temperatury środowiska obliczeniowego (ogólnie temperatura pokojowa lub ~ 300 Kelvin) przez stałą Boltzmanns.Jedynym sposobem na penetrację tej bariery jest albo obniżenie temperatury naszych komputerów lub opracowanie termodynamicznie odwracalnych komputerów, które nie generują entropii, a zatem nie rozpraszają prawie tyle ciepła, co konwencjonalne, nieodwracalne komputery.

Tworzenie odwracalnych komputerów jest znacznie bardziej atrakcyjną opcją niż chłodzenie, ponieważ obniżenie środowiska obliczeniowego do najniższej osiągalnej temperatury (~ 0 Kelvin) zmniejsza rozpraszanie energii na jednostkę objętości o dwa rzędy wielkości, podczas gdy budynek odwracalne komputery umożliwia rozproszenie energiiAby zostać zmniejszonym arbitralnie.

poprzez budowanie komputerów wykonujących odwracalne operacje logiczne, można osiągnąć dowolnie niskie poziomy rozpraszania ciepła.Minusem jest to, że odwracalne architektury mogą stać się dość skomplikowane.Ponieważ w 2015 r. Bliski i przemysł obliczeniowy zaczyna zbliżać się do bariery KT, prawdopodobne jest, że 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 nanokomputingu, odwracalność staje się istotną cechą utrzymywania rozpraszania energii na tolerowanych poziomach.

Badania w dzisiejszym odwracalnym obliczeniu są pionierstworzone w celu opracowania w pełni odwracalnej architektury obliczeniowej.Ponieważ maksymalna osiągalna wydajność komputerowa z konieczności składa się z odwracalnych architektur, ten obszar badań jest niezbędny, jeśli moc i ekonomia naszych komputerów będą nadal rosły.