Физики и специалисты по информатике пытались связать термодинамику и вычисления более века, но до недавнего времени у них не было строгого способа изучения таких систем. Стохастическая термодинамика изменила это, предоставив математические инструменты для исследования и количественной оценки поведения неравновесных систем во всех масштабах.

«Это была крупная революция в неравновесной физике. Она даёт нам инструменты для исследования и количественной оценки с помощью уравнений всего, что происходит с системами, даже произвольно далёкими от равновесия», — говорит профессор SFI Дэвид Уолперт.

Эти инструменты включают математические теоремы, соотношения неопределённости и даже термодинамические ограничения скорости. Они могут помочь исследователям исследовать связи между энергией, вычислениями и воздействием на климат. «Каждый расчёт в каждом компьютере требует энергии, часть которой теряется в виде тепла, нагревая не только систему, но и планету. Поскольку энергетические потребности вычислений продолжают расти, крайне важно минимизировать эти потери», — говорит Ян Корбел, постдокторант в Complexity Science Hub в Вене.

Потенциальные выгоды от использования стохастической термодинамики выходят далеко за рамки компьютеров. Клетки выполняют вычисления, далёкие от равновесия, так же и нейроны в мозге. В более широких временных масштабах социальные системы и даже биологическая эволюция действуют вне равновесия.

На практическом уровне более глубокое понимание энергии вычислений может указать на более энергоэффективные способы проектирования реальных устройств. Выводы в стохастической термодинамике, говорит Уолперт, «повсеместны во всём, что мы можем считать вычислениями. Во многих отношениях они обеспечивают "объединяющий клей", с помощью которого можно связать и интегрировать все эти различные области».

«Эти соображения отсутствовали в работах физиков 20-го века. теперь они дают нам возможность думать о реальной энергетике этих систем», — добавляет Уолперт.