Пределы вычислений

• Физические и практические ограничения вычислений

  • Существуют ограничения на объем вычислений и хранения данных, связанные с массой, объемом и энергией. 
  • Граница Бекенштейна ограничивает хранение информации в сферическом объеме энтропией черной дыры. 
  • Термодинамика устанавливает строгие ограничения на хранение данных в зависимости от энергии и количества частиц. 
  • Предел Бремермана ограничивает скорость вычислений в материальной Вселенной. 
  • Теорема Марголуса-Левитина устанавливает ограничение на скорость вычислений на единицу энергии. 
  • Принцип Ландауэра определяет теоретический нижний предел энергопотребления. 

• Создание устройств, приближающихся к пределам

  • Холодная вырожденная звезда может использоваться для хранения данных. 
  • Нейтронные звезды могут образовывать сложные «молекулы» для вычислительных целей. 
  • Черная дыра может использоваться для хранения данных и вычислений, если будет найден механизм извлечения информации. 
  • Сет Ллойд рассчитал вычислительные возможности «идеального ноутбука» в черной дыре. 

• Абстрактные ограничения в информатике

  • Теория вычислимости описывает степень вычислимости задач. 
  • Теория сложности описывает асимптотическую сложность вычислительных задач. 
  • Арифметическая и полиномиальная иерархии классифицируют вычислимость задач. 

• Свободные и жесткие ограничения

  • Многие ограничения в области вычислений являются неопределенными и не препятствуют внедрению передовых технологий. 

• Рекомендации

  • Статья содержит ссылки на другие темы, связанные с физикой вычислений и квантовыми вычислениями.