新工作扩展了计算的热力学理论

每一个计算系统，无论是生物的还是合成的，从细胞到大脑再到笔记本电脑，都有成本。这不是价格，因为价格很容易辨别，而是与运行程序所需的工作和过程中散发的热量相关的能量成本。

圣菲研究所和其他地方的研究人员花了几十年时间开发计算的热力学理论，但之前关于能量成本的研究主要集中在基本的符号计算上——比如单个比特的擦除——这些计算不容易转移到难以预测的现实世界计算场景中。

在《物理评论 X》上发表的一篇论文中，四位物理学家和计算机科学家扩展了计算热力学的现代理论。通过结合统计物理学和计算机科学的方法，研究人员引入了数学方程，揭示了依赖于随机性的计算过程的最小和最大预测能量成本，随机性是现代计算机的一个强大工具。

已发布 物理评论 X

特别是，该框架提供了有关如何计算结果不可预测的计算过程的能量成本界限的见解。例如：可以指示硬币翻转模拟器在达到 10 次正面后停止翻转。在生物学中，一旦细胞引起另一个细胞的某种反应，它可能会停止产生蛋白质。这些过程的“停止时间”，或首次实现目标所需的时间，可能因试验而异。新框架提供了一种直接的方法来计算这些情况的能量成本下限。

“许多计算机器，当被视为动态系统时，具有这种属性，如果你从一个状态跳到另一个状态，你真的不能只走一步就回到原来的状态，”Kardes 说。

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“这些技术可能会在黑暗中提供一束光，”他说。

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