물리학자 롤프란다우는 1961년도에 컴퓨터의 정보를 처리를 위해서는 에너지가 필요하다는 이론을 발표하였으며, 이 이론에 따르면 제로출력프로세싱은 몽상에 불과함.
컴퓨터에 사용되던 에너지를 소비하는 진공튜브의 대체물로 1959년도에 전계효과 트랜지스터가 발명되었음. 전계효과 트랜지스터는 작은 크기와 낮은 개별에너지 소비라는 장점 덕분에 컴퓨터 기술에 혁신을 가져왔음.
하지만 1㎟ 당 100만 개의 트랜지스터가 필요하며, 최근 발전된 칩들의 경우 1㎠ 당 100와트를 소모함. 따라서 구글, 페이스북, 아마존 등에서 운영하는 데이터 센터는 막대한 에너지가 필요한 상황임. 미국 내에 있는 각종 데이터 센터는 미국 전체 에너지 생산의 2%에 해당하는 에너지를 소비하고 있음.
에너지 소비를 줄이기 위한 연구를 하고 있는 연구자들을 더 어렵게 하는 것은 정보 자체가 에너지를 소비한다는 롤프 란다우의 원칙임. 롤프 란다우의 원칙은 어떤 엔트로피의 감소도 에너지의 손실을 동반하지 않는다는 열역학 제2법칙에 기반하고 있음.
연구자들은 최초로 란다우의 원칙에 대한 연구를 착수하였음. 현대 컴퓨터는 란다우의 한계에 따라 하루에도 수만 번 에너지를 사용하므로 이에 대한 구체적인 연구는 정확한 에너지 소비량을 측정하는 데에 도움이 될 것으로 기대됨.
이탈리아의 페루자대학교의 Luca Gammaitoni, Miquel Lopez-Suárez, Igor Neri 연구팀은 Future and Emerging Technologies (FET)의 일환으로 데이터 프로세싱의 에너지 소비량 감축을 위해 2015년까지 EU LANDAUER 프로젝트를 진행하였음.
Gammaitoni는 이 프로젝트에 착수하자마자 란다우 원칙에 대한 잘못된 인식을 가지고 있다는 것을 알게 되었다고 밝힘.
그들의 실험의 개념적 증거로 전기기계 OR논리 게이트(0,1이 0로 전환되는 방식)를 설정하였고 이 설정은 트렌지스터의 논리게이트를 재구현을 가능하게 함.
논리게이트를 운영하는 에너지가 작으므로 단일 논리연산플랫폼에 사용되는 에너지를 계산할 수 있었으며, 에너지 손실이 논리연산 작용에 기인하지 않는다는 것을 확인하였음.
논리연산 작용은 란다우의 한계에서 예측하는 에너지양의 5%만을 필요로 한다는 것을 밝힘.
Gammaitoni는 이 연구를 계속적으로 진행할 수 있는 새로운 연구사업을 모색 중에 있으며, 모든 에너지 소비를 계산할 수 있는 컴퓨터 장치를 개발하는 것이 목표라고 밝힘.
출처:
1) http://cordis.europa.eu/news/rcn/141862_fr.html
2) http://www.fetfx.eu/story/will-energy-free-computing-reactions-ever-take-place/
3) http://www.landauer-project.eu/
