Reverzibilno računanje: čip koji jede vlastitu toplinu

Sedamdeset posto energije koju troši današnji procesor pretvara se u toplinu koju onda hladimo — što znači da smo pola stoljeća plaćali struju da bismo zagrijavali zrak. Mlada ekipa iz Vaire Computinga tvrdi da se to može promijeniti: čipovi koji recikliraju energiju umjesto da je bacaju kroz prozor. Zvuči kao da je netko konačno odlučio popraviti kuhinju umjesto da samo otvori prozor kad se zadimi.

Ali prije nego što se počnemo pjeniti od oduševljenja, pogledajmo brojke na računu. Industrija je desetljećima prihvaćala toplinu kao neizbježnu cijenu izračuna, kao što se prihvaća da će ti se auto zaprljati čim izađeš iz praonice. Entropija, drugi zakon termodinamike, sudbina — sve su to bili izgovori za dizajn koji je u osnovi lijen. Inženjeri su gradili čipove koji rade na način na koji bi radila ekonomija koja svaki proizvod proizvede i onda plati netko drugi da ga baci.

Reversible computing nije nova ideja. Landauer je to formulirao još 1961. godine, a Bennett je u sedamdesetima pokazao da se logičke operacije mogu izvesti bez brisanja informacija, što znači — bez termodinamičke cijene. Pedeset godina kasnije, netko je napokon odlučio to pokušati pretvoriti u proizvod. Triježnjenje je trajalo dulje od mamurluka.

Problem je, naravno, u tome što je ovo područje puno ljudi koji su obećavali da će promijeniti svijet, a promijenili su samo svoj bankovni račun. Svaki drugi startup u Silicijskoj dolini ima pitch deck u kojem tvrdi da će riješiti energetsku krizu, klimatske promjene i glad u Africi, a zapravo su napravili aplikaciju koja ti šalje podsjetnik da popiješ vodu. Onda dođe netko s ozbiljnom znanošću iza sebe i treba mu vjerovati — ali oprez je i dalje opravdan.

Jer, evo što me muči. Ako je ušteda energije tako ogromna — a teoretski, reverzibilno računanje može smanjiti potrošnju za nekoliko redova veličine — zašto je trebalo šezdeset godina da netko to pokuša komercijalizirati? Odgovor je isti kao i uvijek: teško je. Jebeno teško. Zahtijeva potpuno drugačiju arhitekturu, drugačije materijale, drugačiji način razmišljanja o tome što čip uopće radi.

Većina današnjih čipova radi na način koji je ekvivalentan tome da svaki put kad želiš nešto izračunati, zapališ vatru u dnevnoj sobi, dobiješ odgovor iz dima i onda pozoveš vatrogasce da ugase požar. Radi, da, ali nije baš učinkovito. A kad su svi oko tebe radili isto tako, nitko nije postavljao pitanja — jer zašto bi, kad je račun za grijanje ionako plaćao netko drugi?

Ako Vaire uspije, posljedice su ogromne. Podatkovni centri koji danas troše struju kao mala država mogli bi raditi s djelićem te snage. Baterije u laptopima bi trajale tjednima, ne satima. AI modeli koji danas zahtijevaju nuklearnu elektranu da bi naučili razlikovati psa od muffina mogli bi se trenirati na običnoj utičnici. Ali to je veliko ako — isto ono ako koje je zakopalo stotine startupova koji su obećavali kvantno računanje za pet godina, još od devedesetih.

Postoji i dublja ironija u cijeloj priči. Industrija koja je najbrže rasla u povijesti čovječanstva istovremeno je najveći pojedinačni potrošač energije kojeg smo ikada stvorili. Svaki Google search, svaka objava na društvenim mrežama, svaka generirana slika mačke — sve to zahtijeva servere koji se hlade na temperaturu koja bi rashladila pivnicu u Rijeci sredinom kolovoza. I mi to prihvaćamo kao normalno, kao što smo prihvaćali da auto troši deset litara na sto kilometara dok netko nije napravio hibrid.

Hannah Earley ima trideset i jednu godinu. To je dob u kojoj je većina ljudi zabrinuta oko toga hoće li uopće moći kupiti stan, a ne hoće li promijeniti temelje termodinamike. S druge strane, mladost ima svoju prednost: ne znaš da je nešto nemoguće, pa pokušaš. I ponekad — rijetko, ali ponekad — upali. Kao ona priča o studentu koji je riješio matematički problem za koji je profesor mislio da je nerješiv, jer nije znao da je nemoguć.

Ali budimo realni. Većina ovakvih priča završi kao još jedan funding round, još jedan prototip koji radi u laboratoriju, još jedna prezentacija na konferenciji gdje svi plješću i nitko ne kupuje. Put od laboratorija do tvornice je prepun leševa dobrih ideja koje nisu preživjele susret s proizvodnom stvarnošću. Nije dovoljno dokazati da nešto funkcionira — moraš dokazati da funkcionira dovoljno dobro, dovoljno jeftino i dovoljno pouzdano da zamijeni ono što već postoji.

I tu dolazi do najvećeg paradoksa. Industrija čipova je izgrađena na skaliranju — Mooreov zakon, manje, brže, jeftinije. Ali je također izgrađena na ogromnim investicijama u postojeću infrastrukturu. Tvornice čipova koštaju desetke milijardi dolara. Nijedna kompanija neće preko noći zamijeniti svoju proizvodnu liniju zato što je netko u laboratoriju pokazao zanimljiv koncept. To se zove inercija, i ona je u industriji čipova jača nego u bilo kojoj drugoj industriji na planetu.

Svejedno, postoji nešto osvježavajuće u ovome. Netko je konačno shvatio da problem nije u tome što su čipovi vrući, nego u tome što ih gradimo na način koji ih čini vrućima. To je kao da si desetljećima kupovao auto koji se pregrijava na svakom uzbrdici, a onda ti netko kaže da možda problem nije u cesti nego u motoru. Revolucionarno, zar ne?

Naravno, postoji i šansa da je sve ovo još jedan startup koji će za tri godine tiho nestati, ostavivši za sobom nekoliko znanstvenih radova i investitore koji će se praviti da se to dogodilo zbog tržišnih uvjeta. Ali čak i onda, sama činjenica da netko postavlja pitanje — mora li računanje nužno proizvoditi toplinu? — vrijedi više od stotinu startupova koji optimiziraju boju gumba za pretplatu.

Jer cijela povijest tehnologije je povijest ljudi koji su odbili prihvatiti da stvari moraju biti onakve kakve jesu. Netko je pitao mora li se pisati na stroju koji zaglavljuje, pa je napravio bolji stroj. Netko je pitao mora li se telefon vrtjeti na žici, pa je napravio bežični. I netko je pitao mora li računalo biti veličine sobe, pa je napravio ono što danas nosiš u džepu i što je tisuću puta jače od onoga što je poslalo čovjeka na Mjesec.

Pitanje koje Vaire postavlja je jednostavno: moramo li bacati sedamdeset posto energije da bismo nešto izračunali? Ako je odgovor ne — a termodinamika kaže da je ne — onda je cijela industrija pred velikim preispitivanjem. Ne prvi put, vjerojatno ni zadnji. Jedina konstanta u tech industriji je sposobnost ljudi da budu iznenađeni očekivanim.

Izvor: technologyreview.com