Esquema de funcionamento da porta lógica mecânica, usada para desafiar o Princípio de Landauer.[Imagem: M. López-Suárez et al. - 10.1038/ncomms12068]
Princípio de Landauer
Um trio de pesquisadores italianos acredita ter encontrado a prova definitiva de que o Princípio de Landauer pode não ser tão restritivo - ou talvez nem mesmo importar - para a computação.
Nos anos 1960, Rolf Landauer (1927-1999) estabeleceu o princípio de que qualquer transformação de informação que ocorra em um dispositivo computacional consome energia porque qualquer processamento produz energia térmica e, como consequência, a informação acaba se perdendo - logo, seria impossível criar um processador de qualquer tipo que não consuma energia.
Ninguém até hoje conseguiu demonstrar lógica ou matematicamente o contrário - menos ainda na prática - mas o Princípio de Landauer continua sendo controverso entre os físicos e mesmo entre os filósofos. Seus opositores argumentam não haver qualquer correlação entre lógica e entropia, enquanto seus defensores tentam enquadrar o conceito de informação dentro da termodinâmica estatística.
Esse assunto tem uma enorme implicação prática devido ao elevadíssimo consumo de energia dos computadores. Por exemplo, estima-se que apenas as centrais de dados de empresas como Google, Facebook e Amazon sejam responsáveis pelo consumo de 2% de toda a eletricidade produzida nos EUA - se cálculos forem feitos para os computadores e demais dispositivos pessoais, o número deve ser impressionante.
Ocorre que todos esses computadores funcionam em um nível muito acima do mínimo previsto por Landauer, mostrando que, à parte as discussões teóricas, há espaço para melhorias.
Assim, o Princípio de Landauer não impediu que Miquel Lopez Suárez, Igor Neri e Luca Gammaitoni, da Universidade de Perugia, na Itália, fizessem seus próprios experimentos para tentar se aproximar de uma computação menos intensiva em energia.
Desafiando o Princípio de Landauer
Ocorre que os resultados práticos obtidos pelo trio italiano deram uma balançada geral no princípio de Landauer - se não o jogaram por terra, ao menos mostraram que ele parece ter pouca relevância prática para a computação.
"Assim que começamos a trabalhar no projeto, percebemos que havia algo de errado no entendimento comum do Princípio de Landauer," lembra Gammaitoni.
O experimento consiste em uma porta lógica OR eletromecânica, cujo trabalho é pegar um dado binário - 0 ou 1 - e convertê-lo em um 0. Esse é o exemplo central de Landauer, que argumenta que esse processo é irreversível porque a saída - 0 - não permite determinar se a entrada foi um 0 ou um 1, de forma que a operação resulta em um apagamento da informação - Landauer equiparou a informação perdida à energia que se dissipou, daí a conexão com a entropia.
Computação sem gasto de energia
O dispositivo lógico construído pela equipe italiana consiste em um minúsculo braço oscilante que se dobra em resposta às tensões aplicadas aos eletrodos instalados próximos à sua extremidade. Essa configuração permitiu imitar uma porta lógica eletrônica construída com transistores.
Como as forças para operar essa porta lógica mecânica são minúsculas, foi possível calcular a energia gasta para executar uma única operação lógica e verificar se essa operação lógica individual gera ou não uma dissipação de calor.
E não gera.
A equipe verificou que uma operação lógica em seu dispositivo pode ser realizada com um consumo de energia que representa apenas 5% do limite de Landauer.
"Agora estamos procurando por outra fonte de financiamento para continuar com essa pesquisa. Nosso objetivo é construir um dispositivo de computação completo para mostrar que você pode fazer toda a computação" com consumo quase zero de energia, disse Gammaitoni.
FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA
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