كيف يمكن لأبحاث الذكاء الصناعي توفير الطاقة؟ عن طريق العودة للخلف المقدمة لمايكل فرانك، الكفاءة كانت دائمًا هاجسًا رئيسيًا. كطالب في التسعينيات، كان مهتمًا بالذكاء الصناعي. لكن بمجرد أن أدرك كمية الطاقة التي ستستهلكها هذه التكنولوجيا، اتجه ببحوثه نحو دراسة الحدود الفيزيائية للحسابات. "بدأت بالاهتمام بالآلة الأكثر كفاءة يمكن بناؤها"، قال فرانك. اكتشف أن هناك جهازًا يستفيد من خاصية في الديناميكا الحرارية: جهاز يمكنه تشغيل الحسابات للخلف كما يشغلها للأمام. بهذه الطريقة، يمكن للجهاز "القابل للعكس" تجنب الهدر في الطاقة. الشعور بالحرارة الشخص الأول الذي درس الحوسبة القابلة للعكس كان رولف لانداور، فيزيائي مشهور في شركة آي بي إم في الستينيات. كان عمله يركز على العلاقة بين الإنتروبي (وهو مقياس للفوضى) والمعلومات. في عام 1961، أثبت لانداور أن هذه المبادئ تحكم أيضًا الحواسيب. عندما يحذف الكمبيوتر معلومات، تنتقل الإلكترونات من مسارات معروفة إلى مسارات غير معروفة، مما يؤدي إلى فقدان طاقتها كحرارة. أثبت أن هذا خسارة لا مفر منها: مهما تم بناء الكمبيوتر، يجب أن يصدر كمية معينة من الحرارة لكل بت من المعلومات التي يحذفها. تشغيل الحاسوب للخلف في السبعينيات، حجج شارلز بينيت، زميل لانداور الأصغر في آي بي إم، أن هناك حلًا آخر. بدلاً من حفظ كل معلومة، يمكنك تشغيل كل حساب للأمام، تخزين النتيجة المهمة، ثم تشغيل الحساب للخلف. أطلق بينيت على هذه الفكرة اسم "الإلغاء الحسابي". هذه الفكرة تشبه ما لو استعاد هانسيل وجريتل مسارهما عبر التقاط الرغيف الذي تركاه أثناء العودة إلى المنزل: لا يضيعان الطريق ولا يضيعان الرغيف. الإلغاء الحسابي يعني أنك تبقى مع البيانات التي تريد فقط، وأنك لا تفقد أثرها أبدًا. لأن المعلومات الأولية لا تُحذف، فإنك لا تفقد الطاقة كحرارة. رغم ذلك، يحتاج الإلغاء الحسابي إلى مرتين من الزمن الذي تحتاجه الحسابات العادية، مما يجعله غير عملي. ومع ذلك، واصل بينيت تحسين أفكاره. في عام 1989، أظهر أنه يمكن إلغاء الحساب بأقل وقت باستخدام المزيد من الذاكرة. بدأ الباحثون في تحسين التفاصيل، محاولين تقليص الذاكرة والوقت اللازمين. الحواسيب القابلة للعكس في العقد الأخير في التسعينيات، بدأ فريق من المهندسين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في بناء شرائح نموذجية لتحسين الدوائر غير الفعالة. انضم فرانك إلى الفريق كطالب دكتوراه في عام 1995 وأصبح أحد أبرز المدافعين عن الحوسبة القابلة للعكس. ومع بداية الألفية الجديدة، تباطأت الاهتمامات. لم تكن الشرائح قادرة على توفير الطاقة في العالم الحقيقي بعد، وكانت الدعم محدودًا. "كان مراجعو البرامج يقولون، 'هذا الأمر يبدو مفيدًا للغاية، يجب أن تموله الصناعة'، ولكن عندما تذهب إلى الصناعة، يكون لديهم فكرة ضبابية عما تتحدث عنه"، قال فرانك. "يبدو لهم غير معقول"، لأنها تعاملت مع مشكلة كانت تبدو بعيدة المنال. كانت الشرائح التقليدية تتحسن بشكل أساسي. لماذا القلق بشأن بدائل نظرية؟ ترك فرانك العمل لفترة وفتح مقهى إنترنت. لكن قريبًا، أصبحت المخاوف التي كانت تبدو بعيدة أكثر قربًا. بدأ الدوائر الحاسوبية في الصغر لدرجة أنها واجهت حدود فيزيائية تمنعها من الانكماش أكثر. "لن تكون قادرًا على تقليص التقنية التقليدية أكثر"، قال فرانك. بنى فرانك مجموعة بحثية في مختبرات سانديا الوطنية وبدأ في محاولة جذب الانتباه نحو كفاءة الطاقة. تطبيقات الحوسبة القابلة للعكس في الذكاء الصناعي في عام 2022، قدمت هانا إيرلي، باحثة في جامعة كامبريدج آنذاك، تقريرًا دقيقًا عن مدى كفاءة هذه الحواسيب. وجدت أن الحاسوب القابل للعكس يصدر حرارة أقل بكثير من الحاسوب التقليدي، ولكنه يجب أن يصدر بعض الحرارة. عند تشغيل الجهد في سلك، مثلًا، تسخن المادة المعدنية، وتزيد الحرارة بزيادة معدل تغيير الجهد. كلما أبطأ الحاسوب القابل للعكس، كلما قلت الحرارة التي يصدرها، وهو علاقة حسابها إيرلي بدقة. تشكل هذه العلاقة بين الحرارة والسعة مفتاحًا لتطبيق الحوسبة القابلة للعكس الأكثر واعدًا: الذكاء الصناعي. غالبًا ما يتم تشغيل الحسابات في الذكاء الصناعي بالتوازي، مما يعني أن معالجات مختلفة تعمل كل منها جزءًا من الحساب. هذا يخلق فرصة للحوسبة القابلة للعكس للتألق. إذا قمت بتشغيل الشرائح القابلة للعكس ببطء، ولكن استخدمت المزيد منها للتعويض، ستوفر الطاقة: فائدة تشغيل كل شريحة ببطء تتفوق على عيوب تشغيل المزيد من الشرائح. وإذا كنت تشغلها ببطء كافٍ، فقد تتمكن من الاستغناء عن تبريد كبير، مما يسمح بترتيب الشرائح بشكل أقرب ويوفر المساحة، المواد، ووقت نقل البيانات بينها. الاستثمار والمستقبل لقد لاحظ المستثمرون هذا الاتجاه. أنشأت إيرلي شركة فاير كمبيوتينج، حيث تعمل الآن مع فرانك على إنشاء نسخة تجارية من شريحة قابلة للعكس. بعد عقود من النظرية، قال توربين إيغيديوس موجنسن، الباحث في الحوسبة القابلة للعكس في جامعة كوبنهاغن، قد نرى أخيرًا هذا النهج في التطبيق العملي. "الأمر الأكثر إثارة للإعجاب سيكون رؤية معالجات قابلة للعكس مصنوعة في الواقع حتى نتمكن من استخدامها." تقييم الحدث من قبل المختصين يشير الباحثون في مجال الحوسبة القابلة للعكس إلى أن هذا النهج يمكن أن يوفر كميات كبيرة من الطاقة، مما يجعله حلاً واعدًا للمشاكل المتعلقة بكفاءة الطاقة في الحواسيب الحديثة. مع تطور الذكاء الصناعي وزيادة الطلب على الحوسبة عالية الأداء، تبدو الحوسبة القابلة للعكس أكثر أهمية من أي وقت مضى. نبذة عن الشركة ذات الصلة شركة فاير كمبيوتينج هي شركة ناشئة تعمل على تطوير شرائح حاسوبية قابلة للعكس. تأسست الشركة من قبل هانا إيرلي ومايكل فرانك، وهما من رواد البحث في هذا المجال. تهدف الشركة إلى تقديم حلول تكنولوجية تساهم في تقليل استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة الحوسبة، خاصة في مجال الذكاء الصناعي. مع تزايد الاهتمام بهذا النهج، تتوقع الشركة أن تحقق-breakthroughs كبيرة في المستقبل القريب.