FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"

Пределы вычислений

Существует ряд фундаментальных физических и технических ограничений на объём вычислений или хранения данных, которые могут быть осуществлены при использовании массы, объёма или энергии данной величины:

Предел Бекенштейна ограничивает количество информации, которое может храниться в объёме сферы, энтропией чёрной дыры той же площади. Температура реликтового излучения Т (около 3 кельвинов) устанавливает нижний предел энергии, потребляемой для выполнения вычислений при одном переключении логического элемента, примерно в 4kT, где k — постоянная Больцмана. Если устройство при эксплуатации будет охлаждено ниже этой температуры, то энергия, расходуемая на охлаждение, будет превосходить эффект, получаемый от более низкой рабочей температуры;

Яаков Давид Бекенштейн

Предел Бремерманна — максимальная скорость вычислений автономной вычислительной системы в материальной вселенной, выводится из эйнштейновской эквивалентности массы-энергии и соотношений неопределённости Гейзенберга и составляет c2/h ≈ 1,36 × 1050 бит в секунду на килограмм;

Ханс-Йохим Бремерманн

Теорема Марголуса — Левитина устанавливает ограничение на максимальную скорость вычислений на единицу энергии: 6 × 1033 операций в секунду на джоуль;

Принцип Ландауэра устанавливает нижнюю границу потребления энергии для вычислений;

Теория хаоса определяет, что в любой вычислительной системе предел несоответствия не должен превышать статический уровень.

Предложен ряд методов для производства вычислительных устройств и устройств хранения данных, которые по своим возможностям приближаются к фундаментальным физическим и техническим пределам.

Гипотетически можно было бы использовать холодную вырожденную звезду в качестве хранилища данных, приводя её в возбужденные состояния, подобно атому или квантовой яме. Но поскольку никакие природные вырожденные звезды не охладятся до нужной температуры в течение длительного времени, такую звезду пришлось бы создавать искусственно. Кроме того, есть вероятность, что на поверхности нейтронных звезд нуклоны могут образовывать комплекс «молекул», которые могут быть использованы для создания компьютрониума на основе фемтотехнологии, который был бы более быстрым и более плотным, чем компьютрониум, созданный на основе нанотехнологий. В качестве хранилища данных и/или вычислительного устройства можно также использовать чёрную дыру, если будет разработана технология извлечения содержащейся в ней информации. Извлечение информации из чёрной дыры в принципе возможно (в частности, такое решение предложил Стивен Хокинг при разрешении информационного парадокса). Это позволит достичь плотности хранения информации, точно соответствующей пределу Бекенштейна. По расчётам профессора Массачусетского технологического института Сета Ллойда такой «предельный ноутбук», образованный путем сжатия 1 килограмма вещества в чёрную дыру радиуса 1,485 × 10−27 метров, просуществует только 10−19 секунд, после чего «испарится» в силу излучения Хокинга, но в течение этого сверхкороткого времени сможет вести вычисления со скоростью приблизительно 5 × 1050 операций в секунду, и, в конечном счете, выполнит около 1032 операций с 1016 бит (≈ 1 петабайт) информации. Ллойд отмечает, что «хотя этот гипотетический расчет выполняется на сверхвысоких плотностях и скоростях, общий объём данных, доступных для обработки, близок к тому, который обрабатывается на привычных нам компьютерах».

Прикрепленные материалы: 
ФайлФайлРазмер
bekenshtain.jpgJPG, 640x480px, 41.46 КБ
hans-joachim_bremermann1.jpgJPG, 368x283px, 14.87 КБ

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Почему футболист умнее шахматиста?

Чемпионат среди роботов — это своего рода

Жизнь упала с неба

Новые гипотезы ученых: органическое вещество образовалось не на Земле, а одновременно с Землей

 

«Горячая десятка» организмов

Список из десяти самых удивительных живых существ, открытых в минувшем году, составил Международный институт исследования видов при Ун

Новости в фейсбук

Случайные статьи

10 животных, которые перевернули науку

Наука – штука несправедливая. Ради того, чтобы человек получил Нобелевскую премию или запатентовал новое лекарство, страдают тысячи крыс, мышей, кроликов, лягушек и прочих тварей.

100 различий между М и Ж

Отдел науки «РР» создал самый краткий и при этом самый полный обзор различий межу полами. Мы перелопатили горы книг, научных статей и отчетов, чтобы выделить наиболее убедительные исследования, показывающие разницу между мужчинами и женщинами.

Биологи изучили генетическую предрасположенность крыс к судорогам

Ученые биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова установили, что на предрасположенность крыс к судорожным состояниям влияют генетические факторы.

Физики МГУ разработали новый метод синтеза металлических наночастиц в материалах

Сотрудники Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына и Международного учебно-научного лазерного центра МГУ имени М.В.Ломоносова создали

Мультфильм из атомов

Учёные из IBM Research показали самый маленький в мире мультфильм, где изображение в кадре построено из отдельных атомов. Мультфильм назван «Мальчик и его атом» (A Boy And His Atom).