การคำนวณแบบย้อนกลับได้คืออะไร?

เนื่องจากความหนาแน่นและความเร็วในการสลับของอุปกรณ์การคำนวณของเรายังคงเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณปริมาณพลังงานที่กระจายโดยอุปกรณ์เหล่านี้จะต้องอยู่ในระดับหนึ่งมิฉะนั้นต้องใช้อุปกรณ์ระบายความร้อนที่ไม่สามารถทำได้ทางเศรษฐกิจคอมพิวเตอร์ทั่วไปทำการดำเนินการตรรกะที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ทางอุณหพลศาสตร์นั่นคือมันเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดการณ์สถานะของเครื่องก่อนหน้านี้ตามข้อมูลจากรัฐในอนาคตเท่านั้นข้อมูลในรูปแบบของบิตจะถูกลบการลบบิตนี้แสดงถึงเอนโทรปีซึ่งมีความสัมพันธ์กับการกระจายความร้อน

ในขณะที่เราใช้เทคนิคขั้นสูงมากขึ้นในการออกแบบวงจรรวมของเราการกระจายพลังงานต่อการดำเนินการตรรกะได้ลดลงอย่างต่อเนื่องแต่การพัฒนาในปี 2558 จะไปถึงอุปสรรคพื้นฐาน - อุปสรรค KT - ซึ่งแสดงถึงปริมาณพลังงานที่คำนวณโดยการคูณอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการคำนวณ (โดยทั่วไปอุณหภูมิห้องหรือ ~ 300 kelvin) โดยค่าคงที่ Boltzmannsวิธีเดียวที่จะแทรกซึมเข้าไปในอุปสรรคนี้คือการลดอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์ของเราหรือพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่ย้อนกลับทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งไม่ได้สร้างเอนโทรปีและดังนั้นจึงไม่กระจายความร้อนเกือบเท่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่กลับไม่ได้

การสร้างคอมพิวเตอร์ที่ย้อนกลับได้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจกว่าการระบายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการลดสภาพแวดล้อมการคำนวณให้อยู่ในอุณหภูมิที่ต่ำที่สุด (~ 0 เคลวิน) ลดการกระจายพลังงานต่อหน่วยปริมาตรสองคำสั่งในการลดลงโดยพลการ

โดยการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ดำเนินการตรรกะที่สามารถย้อนกลับได้ระดับการกระจายความร้อนในระดับต่ำโดยพลการสามารถทำได้ข้อเสียคือสถาปัตยกรรมที่ย้อนกลับได้นั้นค่อนข้างซับซ้อนเมื่อใกล้ถึงปี 2558 และอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์เริ่มเข้าใกล้อุปสรรค KT เป็นไปได้ว่าคอมไพเลอร์จะได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มจำนวนการดำเนินงานที่ย้อนกลับทางอุณหพลศาสตร์ได้สูงสุดภายในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ทั่วไปเมื่อเราเริ่มพิจารณาคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นจากประตูตรรกะขนาดเล็กและเร็วมากเช่นเดียวกับในนาโนการคำนวณความสามารถในการพลิกกลับกลายเป็นคุณลักษณะที่สำคัญสำหรับการทำให้การกระจายพลังงานในระดับที่ทนได้

การวิจัยในการคำนวณแบบย้อนกลับได้ในวันนี้สร้างขึ้นเพื่อกำหนดสถาปัตยกรรมการคำนวณแบบย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ที่สามารถบรรลุได้สูงสุดนั้นจำเป็นต้องประกอบด้วยสถาปัตยกรรมที่สามารถย้อนกลับได้การวิจัยพื้นที่นี้จึงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้หากพลังงานและเศรษฐกิจของคอมพิวเตอร์ของเราจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ