Dalam elektronik digital, disipasi energi adalah salah satu pertimbangan desain utama saat ini. Saat unit pemrosesan terus menyusut, tegangan yang dibutuhkan per komputasi berkurang. Cepat atau lambat, transistor akan mencapai batas teoretis untuk tegangan minimum yang diperlukan untuk melakukan satu tugas.
Baru-baru ini, seorang profesor, Jan Klaers, di Universitas Twente, Belanda mengusulkan 'keadaan termal terjepit' yang dapat digunakan untuk mengatasi batas teoretis ini. Status ini memaksa unit pemrosesan untuk bekerja secara efektif pada suhu yang lebih rendah sambil mengonsumsi lebih sedikit energi.
Teknologi komputer yang ada dapat memanfaatkan keadaan ini yang terjadi secara alami dalam lingkungan termal prosesor. Dan di masa depan, negara yang terjepit dapat dimanfaatkan untuk mengembangkan perangkat elektronik yang lebih hemat energi.
Pada tahun 1961, seorang fisikawan Jerman-Amerika, Rolf Landauer mengembangkan model termodinamika bit digital saat bekerja untuk IBM. Menurut model ini, setiap operasi logis yang tidak dapat diubah yang mengubah data, seperti mengatur ulang atau menghapus sedikit memori, meningkatkan entropi dan sejumlah energi yang sesuai akan hilang sebagai panas.
Dia menghitung energi serendah mungkin yang diperlukan untuk menghapus atau menyetel ulang sedikit (dari keadaan 1 ke keadaan 0), dan ternyata menjadi 0,7*k(B)*T , di mana k(B) adalah konstanta Boltzmann dan T adalah suhu sekitarnya.
Prinsip ini juga relevan dengan informasi kuantum, komputasi kuantum, dan komputasi reversibel. Pada 2012, para peneliti melakukan eksperimen untuk mengonfirmasi prinsip ini.
Namun, prinsipnya hanya bekerja jika sistem berada dalam kesetimbangan termal. Jan Klaers kini telah membangun pendekatan baru di mana mata bor tetap dalam keseimbangan dan 'pemandian panas' (lingkungan sekitarnya) dikeluarkan dari keseimbangan dengan memeras bak mandi secara termal.
Referensi:Phys. Pdt. Lett. | doi:10.1103/PhysRevLett.122.040602 | Fisika APS
Istilah 'memeras' mengacu pada fluktuasi (terkait dengan kebisingan) yang tersebar tidak merata di berbagai dimensi sistem. Mandi berosilasi antara 2 suhu dalam fase diperas:satu di bawah dan satu di atas suhu rata-rata. Ini berarti mandi bisa menjadi dingin atau panas pada saat tertentu.
Jaringan bit yang terhubung di sirkuit komputer | Melakukan operasi pada bit ini membutuhkan energi yang pada akhirnya menghilang sebagai panas (merah) | Kredit: J. Klaers/University of Twente
Untuk menghapus/mengatur ulang bit menggunakan energi seminimal mungkin, perlu untuk melakukan operasi saat rendaman dalam keadaan dingin. Dengan demikian, seseorang dapat menyinkronkan operasi dengan osilasi suhu untuk mengurangi biaya energi untuk mengatur ulang bit. Faktanya, Klaers menemukan bahwa tidak ada batasan biaya energi yang lebih rendah:semakin Anda memeras bak mandi, semakin rendah biaya energinya.
Menurut peneliti, metode ini dapat digunakan untuk bit komputer saat ini, dan berpotensi memberikan penghematan energi 1.000 kali lebih banyak daripada batas Landauer.
Ada keuntungan besar menggunakan teknik ini dalam teknologi komputer modern:lingkungan termal yang diperas datang secara gratis. Prosesor modern melakukan komputasi dengan menghapus atau mengalihkan jutaan bit, dan setiap operasi melepaskan sejumlah panas tertentu.
Karena emisi panas terjadi pada frekuensi yang ditentukan oleh jam CPU, suhu bak berosilasi. Meskipun osilasi tersebut memiliki pola yang rumit, perilakunya adalah bentuk tekanan.
Baca:Metode Baru Untuk Meningkatkan Kinerja Komputer Quantum
Insinyur dapat mengonfigurasi pemerasan ini sedemikian rupa sehingga bit selalu diproses saat berada dalam kondisi dingin. Dengan cara ini, komputasi yang didorong oleh osilasi termal akan mengkonsumsi lebih sedikit daya, tetapi seberapa jauh lebih sedikit masih perlu diperiksa.
Teknologi Industri
Integrasi Energi Terbarukan dengan Sistem Grid Jenis energi yang ada tanpa batas dan tidak pernah habis sepenuhnya adalah bentuk energi terbarukan. Pertimbangkan angin, batu bara, biomassa, propana , uranium, air, matahari, ini adalah sumber yang tersedia secara alami bagi kita, tidak pernah habis d
Seiring industri otomotif beralih ke teknologi dan proses manufaktur baru, pemasok industri harus beradaptasi untuk melayani kebutuhan ini. Berikut saran dari enam perusahaan terkemuka tentang cara mengoptimalkan operasi dan mengurangi biaya produksi kendaraan secara keseluruhan untuk OEM otomotif d
Tentang Sirkuit Dengan Energi Gratis，Bisakah kita mendapatkan energi secara gratis? Bagaimana kita bisa mendapatkan listrik, dan apakah ada cara untuk menyimpan listrik yang kita kumpulkan? Di bawah ini, kita akan melihat perangkat yang dapat merasakan dan menangkap pita energi di sekitar kita. Si
Anda mungkin telah mendengar banyak desas-desus tentang manufaktur terdistribusi atau terdesentralisasi akhir-akhir ini, tetapi apa sebenarnya itu? Dengan model manufaktur tradisional, produsen memproduksi sejumlah besar produk di satu fasilitas sebelum mendistribusikannya atau menyimpannya di gudan
