Есть мнение, что можно расходиться. Ибо Игорь Край (я) опроверг принцип Ландауэра. Это чрезвычайно редкое мнение. Разделять его становится возможным лишь при выполнении трёх весьма нетривиальных условий. Для этого требуется прочитать мою статью о субъективной природе информации, – во-первых. Во-вторых же, проделать это, зная слова «принцип Ландауэра», но, – это уже, в-третьих, – не зная, что ими называется. Как легко догадаться, последние два пункта плохо сочетаются друг с другом.
Субъективность информации, действительно, заходит туго. Хотя, вроде бы, очевидна. Например, утюг на подоконнике может передавать информацию о провале явки. Рисунок утюга на подоконнике может передавать информацию о провале явки. Отсутствие утюга (натурального или нарисованного) на подоконнике тоже может передавать информацию о провале явки. И с таким же успехом наличие либо отсутствие утюга вообще где угодно может передавать произвольно большой объём любой другой информации. Следовательно, информация пределов человеческого воображения не покидает и не может как-то быть связана с реально существующим утюгом.
Не связана же. Это доказано вышеприведённым примером.
Утюг, валик музыкальной шкатулки, физически воздействующий на молоточки, молекула ДНК, магнитный носитель, книга – всё это реальные объекты с объективно существующими физическими свойствами. Последние могут трактоваться нами, как «информация» и описываться, как с позиций физики, так и с позиций информатики. Колышки на валике мы может назвать честно – «колышками», а можем, – очень часто так нам удобнее, – «буквами», «нотами» или «битами».
Следовательно, о битах. Принцип выведенный в 1961 году сотрудником IBM Рольфом Ландауэром, в частности, гласит, что в любой вычислительной системе при потери одного бита информации обязательно выделится тепло в размере W Джоулей.
В формулу, как легко видеть, входит постоянная Больцмана (коэффициент пересчёта Кельвинов в Джоули) и температура в Кельвинах, чтобы, помножив её на постоянную, Джоули можно было бы получить. Следует же из формулы, что при 300 К (условно, «комнатной» температуре) один бит «весит» 10^-21 Дж, а при 0 К (абсолютном нуле), соответственно, все биты – бесплатно.
И как это понимать? Воображаемые «биты», всё-таки, как-то связаны с реально существующей энергией?
Да, связаны. Но только если мы через термины информатики описываем физические процессы.
Например, процессы связанные с операциями в вычислительных системах. Речь же о вычислительных машинах, о чём в определении принципа говорится прямо. Книга, например, не машина, и операций на её страницах не выполняется, – в книге они только описываться могут... Но счёты или компьютер, – вычислительные системы, к которым применим принцип. Операция («потеря» бита, замена где-то 1 на 0 или наоборот) в любой такой системе подразумевает изменение некого физического состояния. В пределе на молекулярном или даже атомном уровне, – но изменение обязательно потребует затрат энергии.
...К случаю абака, формула, конечно, неприменима и не применяется, но для вычислительной техники закон актуален. Ведь, охлаждение процессора до абсолютного ноля невозможно не просто потому, что ноль – абсолютный. Но и потому, что от работы процессор греется. На данном витке технологий «дно» указанное принципом Ландауэра не достигнуто, – обработка одного бита «стоит» примерно на 10 порядков «дороже»… Однако, – если смотреть в перспективу, – формула показывает, что быстродействие устройств имеет физический предел.
Компьютеры существуют объективно. Состояния транзисторов существуют объективно. Субъективна лишь наша точка зрения, согласно которой изменение физического состояния вообще несёт какую-то «информацию» и даже конкретно может означать единицу или ноль.