¿Consume alguna energía el cálculo?

Question

He estado usando un minero Bitcoin como un calentador en el invierno. Supongo que si voy a utilizar calor resistivo, también podría generar algunas monedas de madera posiblemente valiosas como efecto secundario de la conversión de energía eléctrica a energía térmica.

Pero tengo curiosidad. todos ¿la energía se convierte en calor durante el cálculo? En la práctica, entiendo que no toda la energía se aplica realmente al cálculo en primer lugar, debido a las ineficiencias de la fuente de alimentación y los ventiladores y si hay algún plato girando. Y también, un poco de energía sale del sistema a través de los indicadores LED, la radiación EMI, y a lo largo de los cables de red, etc.

Pero, ¿se "consume" realmente algo de energía en el propio cálculo, se convierte en información o algo así? Desde un punto de vista termodinámico, ¿hay alguna diferencia entre un chip que consume 5 W mientras calcula tranquilamente dígitos en su interior y un alambre de nicromo que consume 5 W? ¿Se obtienen exactamente 5W de calor en ambos casos?

Hay una pregunta relacionada en ¿Es necesario consumir energía para realizar cálculos? pero estoy preguntando lo contrario: ¿cuándo la energía es consumido realizando (puramente) computación, ¿acaba hasta el último bit en forma de calor?

Answer 1

La respuesta corta es sí, la computación crea calor por necesidad. Esto se debe a que el valor de un registro a menudo se borra y se sustituye por un nuevo valor, y la pérdida de información (la pérdida del valor antiguo que se almacenaba) es intrínsecamente una contribución a la entropía. Esto se aplica a cualquier proceso irreversible, como almacenar un número calculado, pero NO a procesos reversibles, como formar el exclusivo-o de un número y un valor registrado. La exclusiva-o del mismo número por segunda vez, con el registro, invertirá la operación revertirá la operación (dará el mismo resultado que antes de la primera esa operación no era irreversible).

La pregunta más sutil, "¿acaba hasta la última gota en forma de calor? merece una respuesta negativa. Esto se debe a que el estado de la máquina (los unos en la memoria) incluye energía almacenada (variaciones de carga en las capacitancias internas). capacitancias internas), de modo que con todas las tecnologías electrónicas comunes, hay hay energía no térmica en el cálculo, tanto producida como consumida. El estado de programación de los chips flash, por ejemplo, es una especie de batería cargada que tarda muchos años en disiparse y convertirse en calor. en calor.

Answer 2

La respuesta a esta pregunta es un claro "sí", toda la energía que entra en un dispositivo informático acaba convirtiéndose en calor*. No existe un equivalente energético de la información. Dicho de otro modo, desde el punto de vista energético, la información no tiene ningún valor.

*Bueno, a menos que se haga algo extravagante, como poner en marcha un ciclo termodinámico alimentado por el calor emitido por un procesador, digamos, que luego podría convertir una parte de ese calor en trabajo mecánico u otras formas de energía.