Все новости от 12 мая 2005 г.

Хороших идей много — дело за реализацией

С другой стороны, на руку разработчикам обратимых устройств играет тот факт, что стремиться к миниатюризации им совсем не обязательно (а вот для создателей классических процессоров это очень важно). В достаточно крупных устройствах гораздо проще контролировать паразитные эффекты и рассеивание энергии. Хотя на принципе контроля за рассеиванием тепла базируется одно из возможных микрофизических решений: если удастся соблюсти примерно одинаковый уровень мощности входного и выходного сигналов логического преобразователя, то энергию рассеивания, просто подающуюся на дополнительный выход, можно задействовать для других вычислений. Устройство (молекулярных размеров), все элементы которого действуют на одном энергетическом уровне, может основываться, например, на идее туннельного перехода (сквозного преодоления потенциального барьера). Впрочем, теоретическая физика допускает множество “волшебных”, на первый взгляд, явлений, только их практическая реализация затруднена. Так, значительно упростится создание обратимых устройств, если удастся задействовать идеи физики низких температур. Однако возможность прикладного использования температур, близких к абсолютному нулю, станет доступной не ранее чем через 20—30 лет.

Перспективными в плане обратимости эксперты считают стремительно развивающиеся микро/нано-электромеханические технологии, системы клеточных автоматов (достаточно подобрать правила перехода между состояниями так, чтобы всегда можно было определить предыдущее состояние по последующему, а для обратимости просто запускать тактовый генератор в обратном направлении). Вполне вероятно, такие автоматы удастся построить из молекул. Подходящими могут оказаться любые подходы — квантовые, молекулярно-механические и т. п., не замыкающиеся на классическом необратимом принципе переключения состояний с использованием полевого эффекта. Поэтому, в частности, учёные давно хотят задействовать достижения квантовой механики, не исключая одновременное использование и необратимых функций — в конце концов, не страшно, если процессор будет выделять разумный объём энергии.

В середине 1990-х гг. в Массачусетском технологическом институте были созданы первые чипы-процессоры, сопроцессоры и запоминающие устройства с обратимой логикой, а для них написаны реализации языка Си. И хотя они, конечно, представляют собой лишь модели (реального сохранения энергии не происходит, так как применяются необратимые физические процессы), тем не менее возможность проектирования логических обратимых схем достаточно высокой сложности уже продемонстрирована.