北京
你有没有想过，手机用久了发烫、电脑风扇呼呼转，这些热量到底是从哪来的？大多数人会把它当成电子设备“干活”的必然代价。但在一位芯片创业者眼里，这些被白白扔掉的热量，其实是一个可以重新设计的选择。
Hannah Earley是Vaire Computing的联合创始人兼首席技术官，今年31岁。她正在做一件听起来有点反直觉的事：让芯片把计算过程中通常以热量形式浪费掉的能量回收回来，再接着用。这套思路有个专门的名字，叫可逆计算。
如果这条路能走通，数据中心、笔记本电脑、手机，都可能变得比现在省电得多。
芯片为什么一边算一边“烧”能量
要理解可逆计算，得先看看传统芯片是怎么工作的。常规芯片在执行计算时，会一路擦除那些不再需要的中间信息。每擦除一次，就有一部分能量变成热量散掉。
Earley打过一个比方：这就像开车穿过一座城市，却在每个路口都猛踩刹车。车失去了动量，想再加速就得额外烧油。传统芯片就是这样，算一步、擦一步、再算一步，能量不断被消耗成热。
可逆计算想做的，是尽量保住这股“动量”。它不急着擦除计算中间步骤产生的信息，而是让电路把这些信息保留下来。这样一来，计算过程可以反向进行，一部分能量就有机会被收回来。
这个想法并不是新东西。早在50多年前，就已经有人提出过可逆计算的概念。但当时受限于晶体管和电路条件，一直没能真正落地。
一个“高级版钟摆”带来的转机
Earley没有沿着老路修修补补，而是把实现能量回收所需要的硬件重新想了一遍。她设计了一种正在申请专利的谐振器。这是一种显微镜级别的芯片元件，作用是把回收来的能量先存起来，留到后面再用。
她对这个元件的描述很有意思：“说白了，它就是一个被美化了的钟摆。”
去年，Vaire Computing公布了一项关键突破：他们做出了一款带谐振器的芯片，在扣除驱动这个元件本身所需的能量之后，回收到的能量仍然比损耗掉的更多。对于一个长期停留在理论阶段的领域来说，这个结果相当于一次“生命证明”。
电子设计自动化领域的研究者、曾任密歇根大学安娜堡分校教授的Igor Markov评价说：“很明显，他们手里有些有意思的东西。”但他也提醒，这项技术目前还处在相当早期的阶段。公司接下来需要拿出一系列越来越真实、越来越有说服力的演示，才能吸引到商业化所需的行业支持。
从九岁写代码，到重新设计芯片硬件
Earley接触芯片设计的时间比大多数人都早。她大约九岁就开始编程，最初写的是网页相关的高层代码，后来慢慢深入Perl、Java等编程语言。她一层一层往更抽象的计算机世界里钻，最后一直钻到了最底层的晶体管。
再后来，她进入剑桥大学攻读博士学位，导师是计算生物学家Gos Micklem。她一开始研究的是如何用DNA这类材料来执行计算。但入学几个月后，Micklem给她发来了一份1999年的博士论文，作者是可逆计算领域的先驱Michael Frank。
Earley读了一遍，觉得不太信；又读了一遍，然后放在心里琢磨了好几周。她逐渐开始相信，信息、能量和热量之间的联系，有可能从根本上改变计算机的未来。
热量不是宿命，而是一道待解的题
从“发热是必然代价”到“发热是可以回收的设计”，这个转变背后，是对计算本质的一次重新审视。传统芯片把擦除信息当成理所当然，可逆计算却把每一次擦除都看作一次能量流失的机会。
当然，现在距离这项技术真正进入手机、电脑和数据中心，还有很长的路要走。Markov所说的“一系列越来越真实的演示”，正是接下来最值得关注的部分。
但至少，那块回收能量多于损耗的谐振器芯片已经说明了一件事：芯片发热，未必只能靠更大的风扇和更厚的散热片去硬扛。它也可能被重新设计成一种可以循环使用的资源。
下次你的手机再发烫的时候，也许可以想一想：这些热量里，有多少本来是可以不用浪费的。
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