Методические материалы, статьи

Поиски ангелов

В 1952 году молодой физик Рольф Ландауэр пришел в неказистое индустриальное здание компании IBM. После окончания института он уже два года поработал в Национальном комитете по аэронавтике (так в те годы назывался американский национальный комитет по аэрокосмическим исследованиям НАСА), где участвовал в разработке самолета с ядерным двигателем и остался не слишком доволен своей деятельностью. В те годы компания IBM перешла от изготовления вычислительных машин на основе электромеханических реле к вакуумным лампам. Тогда это было новаторством. Физики требовались для работы в небольшой исследовательской группе, занимавшейся транзисторами. Только самые дальновидные эксперты компании понимали, что за транзисторами — будущее, и собирали сильную команду для прорыва в этом направлении.

IBM и Ландауэр встретили друг друга, обоим повезло. Очень показателен сам путь ученого: от ядерного самолета к полупроводникам. К концу нашего бурного столетия трудно сказать, где происходили более увлекательные события — на небесах или в полупроводниковых зонах. Ландауэр с самого начала решил заняться физическими основами математических вычислений. Он первым сформулировал тезис о том, что информация — это не математическая абстракция, а физическая сущность, независимо от того, где она содержится — на наших российских счетах или перфокартах ЭВМ. В одной из своих ранних работ Ландауэр поставил вопрос: сколько энергии потребляет каждый шаг компьютерных вычислений?

В своей статье в журнале «Исследования и развитие фирмы IBM» в 1961 году Ландауэр писал, что энергия потребляется не на сами вычисления, а на уничтожение информации, на выбрасывание битов. Эта идея, известная как принцип Ландауэра, долгие годы попросту игнорировалась, пока наконец совсем недавно не стала основой для проектирования компьютеров будущего.

И все же не все были так невнимательны к революционным идеям: еще в 1971 году на одной из компьютерных конференций аспирант Аргонской национальной лаборатории Чарльз Беннет рассказал о построении компьютера на основе принципа Ландауэра. Подобные идеи оказались особенно актуальны именно сейчас, когда тепловыделение стало едва ли не основной помехой дальнейшей миниатюризации микросхем.

Ландауэр убедил Беннета перейти в IBM и вначале был лидером в их отношениях, но Беннет вскоре сам развил первоначальные идеи. Теперь уже именно его предложение об обращении вычислений стало центральным в поисках физических пределов вычислительных мощностей. В своей статье уже в 1996 году Ландауэр сравнивает вычисления с кресельным подъемником на горнолыжном склоне: каждое кресло содержит два сиденья — «0» и «1». Лыжники — биты информации — сидят на них, поднимаются на вершину, а вниз спускаются уже пустые сидения, которые могут быть использованы для следующего вычисления.

Ландауэр всегда осознавал глубокую пропасть между теоретическими построениями и практикой: как теоретик он исследовал предельные возможности вычислений, но в то же время трезво оценивал воплощение собственных идей обратимых вычислений. «За все в жизни приходится платить, — отмечал он. — Обратимые вычисления потребуют гораздо более сложных и медленных компьютеров». Не менее критично относится он и к современным разработкам квантовых компьютеров (это тип обратимого компьютера, где много вычислений идет параллельно в соответствии с квантовым принципом суперпозиции состояний). По мнению Ландауэра, все публикации на тему квантовых компьютеров должны обязательно сопровождаться надпечаткой: «Осторожно, квантовые компьютеры никогда не будут реализованы на практике».

Раскованность Ландауэра-теоретика сочетается с прагматизмом экспериментатора, поскольку в шестидесятые годы он был директором департамента физических исследований компании IBM, где ему приходилось выделять деньги на самые разные исследования. Именно он начал программу полупроводниковых лазеров и интегральных схем, даже предложил термин «большие интегральные схемы».

Еще одно направление исследований Ландауэра — исследование физических процессов на малых расстояниях. Так он успешно продолжает уже в течение сорока пяти лет: на его столе сегодня лежат верстки двух статей — одна по электронному переносу, а другая — по статистической механике. Одно из главных достижений Ландауэра — его формула, вычисляющая электронную проводимость (количество тока, производимое данным напряжением) из вероятности движения одного электрона.

Многие считают физику информации уже устоявшимся разделом, но Ландауэр фокусирует свое внимание на целом комплексе вопросов, долгое время остающихся без ответа. Какую максимальную емкость компьютерной памяти можно создать в нашей Вселенной? С какой точностью может быть описана наша Вселенная? «Абсолютно точный компьютер — это абстракция, такая же, как поиски семи ангелов на острие иглы», — декларирует Ландауэр. Может быть, ему удастся четко определить грань между реальными вычислениями и поисками ангелов, вероятно, именно это и есть информация.

По материалам «Scientific American» подготовил А.Семенов.



См. также:
Конно-спортивный комплекс
Вулкан удачи ждет вас
Безопасность счета в интернет-казино
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
Для вас со скидками oriel 963 на выгодных условиях.
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Оформить заказ и купить ковролин, ковровые покрытия вы сможете там же Бэст Ковролин – Коммерческие – Dura. Магазин напольных покрытий для дома и офиса, ковролин и коврики, работает демо-зал.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005