节能30%！全球首款“可逆计算”芯片实现能量循环利用

在算力需求爆炸式增长的时代，数据中心的能耗与散热已成为巨大的挑战。然而，一项芯片技术的新突破可能改变这一局面。研究人员成功开发出一款名为 “冰河（Ice River）”的实验性计算机芯片，它能够回收并重复利用部分计算能耗，而非像传统芯片那样将所有能量转化为废热。

传统芯片的工作模式是“一次性”的：计算任务所需的电能会在运算完成后立即变成热量。这不仅导致能效低下，还使手机、笔记本电脑等设备在高效运行时明显发热。在规模庞大的数据中心，为防止服务器过热，需要消耗巨量的水和电用于冷却。随着人工智能等高性能计算应用的普及，计算技术的能耗与环境成本正急剧上升。

“冰河”芯片由英国初创公司Vaire Computing研发，在测试中比执行相同任务的普通芯片节能约30%。其核心创新在于从两个根本性设计上重塑了芯片的能量使用方式：

1. 可逆逻辑：告别“擦除即发热”

传统芯片的运算逻辑是单向的，计算过程中会擦除原始的1和0数据，这个擦除动作本身就会产生热量。“冰河”芯片采用了“可逆逻辑”，使得芯片能够进行“逆运算”，在计算完成后可回溯恢复原始信息，从而避免了因信息擦除带来的能量损失。

2. 绝热计算：能量如钟摆般循环

传统芯片通过电压的瞬间跳变（如锤击）来快速表示1和0，这种剧烈变化会散发热量。“冰河”芯片则采用“绝热计算”方式，让电压像钟摆一样平缓、渐进地变化。这种设计使得能量能够在电路中有节奏地“来回流动”，而非一次性耗散，从而有相当一部分能量可以被回收用于下一次操作。实现这一功能的关键电源管理单元被直接集成在芯片内部。

虽然可逆与绝热计算的概念自20世纪60年代就已提出，并于90年代在麻省理工学院等机构进行了早期实验，但“冰河”芯片被认为是首个将这两种技术成功结合在一个实体芯片上的范例。这表明能量回收计算已从理论仿真迈入硬件实践的关键一步。