Принцип Ландауера

Принцип Ландауера — припущення, що накладає обмеження на мінімальні енергетичні затрати, необхідні для виконання обчислень. Його висловив у 1961 році співробітник IBM Рольф Ландауер.[1]

За припущенням Ландауера при виконанні будь-якої логічно незворотньої дії з інформацією, наприклад при стиранні одного біту інформації, обчислювальна система з необхідністю повинна збільшити ентропію тих ступенів свободи, що інформації не несуть, або ж передати цю ентропію термостату.

Мінімальна затрата енергії на виконання стирання одного біту інформації називається межею Ландауера і оцінюється як ,

де  — стала Больцмана,  — температура. Енергетичні затрати в реальних обчислювальних системах у мільйони разів більші,[2][3][4] тому принцип Ландауера залишається гіпотетичним міркуванням. Однак, деякі спроби здійснити його перевірку проводилися.[5][6]

Зазвичай принцип Ландауера трактується як фізичний закон, хоча це лише припущення. Обчислення можуть проводитися не тільки за рахунок енергії, а й за рахунок збільшення ентропії, що не пов'язане зі зміною енергії.[7]

Принцип застосовний для незворотних процесів, однак існує напрямок досліджень в області оборотних обчислень.

Посилання
  1. Rolf Landauer (1961). Irreversibility and heat generation in the computing process. IBM Journal of Research and Development 5 (3): 183–191. doi:10.1147/rd.53.0183. Процитовано 18 лютого 2015.
  2. Tikalon Blog by Dev Gualtieri. Tikalon.com. Процитовано 5 травня 2013.
  3. Nanomagnet memories approach low-power limit | bloomfield knoble. Bloomweb.com. Процитовано 5 травня 2013.
  4. Landauer Limit Demonstrated - IEEE Spectrum. Spectrum.ieee.org. Процитовано 5 травня 2013.
  5. Antoine Bérut; Artak Arakelyan; Artyom Petrosyan; Sergio Ciliberto; Raoul Dillenschneider; Eric Lutz (8 березня 2012). Experimental verification of Landauer’s principle linking information and thermodynamics. Nature 483 (7388): 187–190. Bibcode:2012Natur.483..187B. doi:10.1038/nature10872.
  6. Yonggun Jun; Momčilo Gavrilov; John Bechhoefer (4 листопада 2014). High-Precision Test of Landauer's Principle in a Feedback Trap. Physical Review Letters 113 (19): 190601. Bibcode:2014PhRvL.113s0601J. arXiv:1408.5089. doi:10.1103/PhysRevLett.113.190601.
  7. Joan Vaccaro; Stephen Barnett (8 червня 2011). Information Erasure Without an Energy Cost. Proc. R. Soc. A 467 (2130): 1770–1778. Bibcode:2011RSPSA.467.1770V. arXiv:1004.5330. doi:10.1098/rspa.2010.0577.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.