既然計算機的個體門電路可逆，那么計算機本身也可以被做成可逆的。換句話說，人們能夠從計算機左端輸入初始比特串，并且這些可以被計算機內(nèi)的Fredkin門處理。作為結(jié)果的輸出(答案)將從計算機右端的門電路輸出。
你可以復制一份結(jié)果(這可能會產(chǎn)生一點熱量)，然后把結(jié)果從右端到左端送入計算機。因為計算機的所有門都是可逆的，你將會得到你從左端開始的輸入。你進行了一個可逆計算。沒有任何比特丟失，因此沒有產(chǎn)生任何熱量。然而，你得到了你想要的結(jié)果，因為你在計算過程中制造了一份拷貝，也就是說，在你“倒轉(zhuǎn)”處理的方向之前進行了拷貝。
可逆計算可能會花費相當于傳統(tǒng)計算兩倍的計算時間，因為你必須把結(jié)果從同樣的電路送回(或者是相同的拷貝)，但是至少沒有任何熱量產(chǎn)生。
這樣的顯著意義是什么？為什么我要花費這么長的時間和精力來解釋這樣的事物？因為我認為20世紀70年代對于可逆的且無熱量的計算理論的發(fā)現(xiàn)是本世紀最偉大的科學發(fā)現(xiàn)之一，并且和本書的主要思想有密切關(guān)系。
因為這是一個非?！皬娏摇钡穆暶?，所以估計將會被很多人懷疑，特別是我的一些同事，先讓我說明為什么我有這樣的觀點。
一些年以前，一些物理計算學家一直在思考：“如果摩爾定律一直擴展到分子級別，如果人們還繼續(xù)采用傳統(tǒng)的非可逆的、清除比特的信息處理技術(shù)，分子級別電路將會產(chǎn)生多少熱量呢？”答案是令人驚訝的。
如此高度密集的電路不但會因為熱量而熔化，甚至會發(fā)生爆炸。很明顯，分子級別的電路即使會被制造，也必須放棄傳統(tǒng)的不可逆的計算形式，而開始使用新的可逆形式。
直到最近，研究者們才開始認真思考可逆計算機的設(shè)計。筆記本電腦和掌上電腦行業(yè)對可逆計算很感興趣，因為這可以幫助他們解決“電池壽命”的問題。
如果他們的計算機可以使用更具可逆性的電路，那么消耗的電池能量將更少，因為它們消費的熱量更少。因此，電池將消耗得更慢，壽命將會更長。消費者將更樂意去購買電池壽命更長的筆記本電腦。比如，如果只需一個筆記本電腦電池就可以維持整個跨越大西洋的飛行旅程的話，豈不是一件非常美妙的事情？
所以，可逆計算的出現(xiàn)勢在必行。當摩爾定律繼續(xù)有效時，無疑增加了計算機設(shè)計者使用可逆計算模式的壓力。這只是個時間問題。
但是，如果我們開始認真接受無熱計算的概念，我們可以開始嘗試一些革命性的想法。例如，為什么當代的電路是二維的？為什么我們談?wù)摱S的硅“芯片”(也就是層片)，而不是三維的“塊”？這都是因為熱量。如果我們用當代的電路元器件密集程度來制造三維的硅塊，將會產(chǎn)生如此多的熱量以至于芯塊會熔化。還有，當它們被制造好后，我們應怎樣去設(shè)計和調(diào)試它們？我們還沒有這樣的技術(shù)來做這些事情。我們甚至不會考慮試著去制造三維電路，因為我們知道只要熱產(chǎn)生問題不解決，一切都將只是徒勞。
但是，只要擁有可逆的無熱電路，我們就可以從容地制造大型的三維電路，理論上說，沒有任何尺寸上的限制。我們可以制造出1立方厘米、1立方米尺寸的電路，或者一個房間那樣大小，或一幢房子、一座建筑物、一座城市，甚至一個幾萬公里直徑的小行星那樣大。(小行星是繞太陽公轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)半徑在火星和木星之間的、充滿巖石和金屬的大圓石。在“小行星帶”中有成千上萬個非常巨大的小行星。)
在理論上，我們可以制造像月亮或行星一樣大小的計算機，但是事實會證明，引力作用將是個問題。
現(xiàn)在你可能在懷疑，為什么我認為可逆計算是如此極端的重要。請你問自己一個問題，例如，一個小行星可以存儲多少比特的信息。答案是大概1040個，也就是“1”后面跟40個零，一萬個億萬億萬億萬個原子，也就是比特。
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