Исследования показывают неизбежные затраты энергии по всем каналам связи

Каждая задача, которую мы выполняем на компьютере — будь то обработка числовых данных, просмотр видео или набор текста статьи — требует взаимодействия различных компонентов машины друг с другом. «Коммуникация имеет решающее значение для любых вычислений», — говорит бывший стипендиат SFI, аспирант Абхишек Ядав из Университета Нью-Мексико. Но ученые до конца не понимают, сколько энергии вычислительные устройства тратят на коммуникацию. В

течение последнего десятилетия профессор Дэвид Вольперт из SFI возглавлял исследования, направленные на раскрытие принципов, лежащих в основе термодинамических издержек вычислений . Вольперт отмечает, что определение «термодинамических пределов стоимости связи» — это упущенный из виду, но крайне важный вопрос в этой области,

поскольку он применим не только к компьютерам, но и к системам связи в целом. «Они — всё, что поддерживает современное общество», — говорит он. Новое исследование раскрывает информацию о стоимости энергии В статье, опубликованной в журнале Physical Review Research в соавторстве с Ядавом и Вольпертом, проливается свет на неизбежное рассеивание тепла, происходящее при передаче

информации по системе, что ставит под сомнение ранее существовавшее мнение о том, что в принципе коммуникация не влечет за собой энергетических затрат. Для проведения исследования ученые использовали и объединили принципы информатики, теории связи и стохастической термодинамики — раздела статистической физики, изучающего реальные неравновесные системы, включая смартфоны и ноутбуки. Понимание теплоотдачи в каналах Используя логическую абстракцию

типовых каналов связи, исследователи определили минимальное количество тепла, которое система должна рассеивать для передачи одной единицы информации. Эта абстракция может применяться к любому каналу связи — искусственному (например, оптический кабель) или биологическому (например, нейрон, посылающий сигнал в мозг). В реальных каналах связи всегда присутствует некоторый шум, который может мешать передаче

информации, и разработанная Ядавом и Вольпертом модель показывает, что минимальное тепловыделение как минимум равно количеству полезной информации — технически называемой взаимной информацией — которая фильтруется сквозь шум канала. Кодирование, декодирование и их

энергетические компромиссы Затем они использовали еще одну широко применимую абстракцию того, как современные компьютеры выполняют вычисления, чтобы вывести минимальные термодинамические затраты, связанные с кодированием и декодированием. Этапы кодирования и декодирования обеспечивают надежную передачу сообщений за счет снижения уровня шума в

канале. В ходе исследования ученые получили важное открытие: повышение точности передачи данных за счет улучшения алгоритмов кодирования и декодирования происходит ценой увеличения тепловыделения в системе. Последствия для будущих технологий Выявление неизбежных

энергетических затрат на передачу информации по каналам связи может помочь в создании энергоэффективных систем. Ядав считает, что архитектура фон Неймана, используемая в современных компьютерах, сопряжена со значительными энергетическими затратами, связанными с обменом данными между центральным процессором и памятью. «Принципы, которые мы излагаем, могут послужить источником

вдохновения для будущей компьютерной архитектуры», — говорит он. Поскольку эти энергетические затраты относятся ко всем каналам связи, данная работа открывает потенциальный путь для исследователей к углублению понимания различных энергоемких сложных систем, где связь имеет решающее значение, от биологических нейронов до искусственных логических схем. Несмотря на то, что мозг сжигает 20% калорий, потребляемых организмом, он использует энергию гораздо эффективнее, чем

искусственные компьютеры, говорит Ядав. «Поэтому было бы интересно посмотреть, как естественные вычислительные системы, такие как мозг, справляются с издержками, связанными с коммуникацией».

Исследования показывают неизбежные затраты энергии по всем каналам связи

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

РБК Исследования рынков: Авито снова подтвердил статус платформы 1 для старта онлайн-бизнеса 07:17, 05 Фев «РБК Исследования рынков»: Авито снова подтвердил статус платформы №1 для старта онлайн-бизнеса Рейтинг исходит из результатов опроса деловой аудитории РБК, который проходил в декабре 2025 года. В нем приняли участие действующие предприниматели ...

10:17, 28 Янв В Перми у оператора связи онлайн-мошенников изъяли 500 СИМ-карт В Перми задержан 19-летний оператор узла связи, связанного с онлайн-аферистами. В ходе операции у него изъяли оборудование для массового обзвона по в...

14:17, 27 Янв Apple выпустила AirTag 2 с увеличенной дальностью связи и громким динамиком Apple представила второе поколение трекера AirTag с улучшенными характеристиками для отслеживания потерянных вещей. Новинка получила чип сверхширокоп...

23:17, 06 Фев Выдыхаем: Samsung Galaxy S26 Ultra получит лучший чип во всём мире Недавно в базе данных Geekbench появилась информация о корейской версии Galaxy S26 Ultra с номером модели SM-S948N. В тестах устройство показало высо...

20:17, 27 Янв Разрабатываются устойчивые к коррозии цинково-бромные проточные батареи для крупномасштабного хранения энергии в энергосистемах Ученые нашли способ вывести цинк-бромные проточные батареи на новый уровень. Улавливая коррозионно-активный бром с помощью простого молекулярного пог...

20:17, 27 Янв Устройство с искусственным интеллектом, использующее ионный гель и графен, сокращает потребление энергии машинным обучением в 100 раз В последние годы энергопотребление технологий машинного обучения, представленных глубоким обучением и генеративным искусственным интеллектом (ИИ), эк...

22:17, 27 Янв Самые автономные Windows-ноутбуки? Тесты показывают, что автономность ПК с новым процессором Intel Core Ultra 3 в пересчёте на Втч лучше, чем у других Вчера мы уже видели результаты тестов новых процессоров Intel Core Ultra, и в том числе смогли примерно оценить автономность. Но авторы канала Just J...

Форвард Сочи Эллис о жизни в России: Все не так, как показывают в Америке по новостям условия отличные, никаких проблем. В Петербурге многие знают а 16:17, 03 Фев Форвард «Сочи» Эллис о жизни в России: «Все не так, как показывают в Америке по новостям – условия отличные, никаких проблем. В Петербурге многие знают английский – я был удивлен» Нападающий «Сочи» Макс Эллис заявил, что жизнь в России отличается от того, что показывают в американских СМИ. 26-летний хоккеист из США проводит пер...

14:17, 04 Фев Девушка Винисиуса рассказала, что физиотерапевт игрока проверяет ее интимный крем: «Он может проявиться на допинг-тесте. Я должна сообщать обо всем, что может вступить в контакт с Винисиусом» Вирджиния Фонсека, девушка вингера «Реала» Винисиуса Жуниора, рассказала, какие ограничения появились в ее жизни из-за отношений с футболистом. «Напр...