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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
資訊處理通常透過模組化單元的組合進行，例如離散計算電路中的通用邏輯閘。與全局整合資訊處理相比，模組化資訊處理的好處在於，透過一系列僅控制和改變局部自由度的更簡單的局部資訊處理操作，可以更容易、更靈活地實現複雜的計算。我們表明，儘管有這些好處，模組化成本仍然存在不可避免的熱力學成本，這些成本直接由本地化處理的操作產生，並且超出了擦除資訊所需工作的蘭道爾限制。在地化營運無法利用全球相關性，而全球相關性是一種熱力學燃料。我們根據全局非平衡自由能變化（捕捉這些全局相關性）和非平衡自由能局部（邊際）變化（限制模組化工作產生）之間的差異來量化模組化計算的最小不可挽回耗散。這種模組化耗散與模組化執行計算任務所需的額外工作量成正比，從而測量結構能量成本。它決定了同一計算的不同模組化實現的熱力學效率，因此它對物理嵌入式感測器（稱為資訊棘輪）的架構具有直接影響。建設性地，我們展示瞭如何透過設計捕捉資訊庫的全局相關性和模式的內部棘輪狀態來避免模組化耗散。因此，有一些提高熱力學效率的途徑，可以繞過全局整合協議，而是減少模組化耗散，以優化由一系列局部操作組成的運算架構。