ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Анатолий Медынцев / Запись

ЭНЕРГИЯ БИТА

anatoly
20.09.2007
12:24
Насколько я понимаю есть связь между энергией и информацией. Если это так то можно ли вычислить энергию бита?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

20.09.2007 13:39#
seasea
Энергия бита
Неожиданный вопрос. В самом деле, сколько джоулей можно выкачать из моего винта на 120 Гб :-)) ? И куда информация с винта потом денется? Или не денется?
А вообще-то, по-моему, энергия затрачивается на усвоение информации, а не на ее хранение. При хранении она мертва, и не является, по сути дела, информацией. При ее копировании энергия также не затрачивается. А вот при ее усвоении (с целью использования для влияния на будущее) здесь да, энергия нужна. Но оценивать ее в джоулях вряд ли получится.
20.09.2007 13:51#
anatoly
Энергия бита
Нашел кое что по этому поводу:(http://www.courier.com.ru/energy/en1101rijov.htm)
Менее известна, даже среди научных работников и инженеров, связь энергии и информации, установленная в середине XX века физиками Л. Сциллардом и Л. Бриллюэном. Оказывается, что для получения информации в эксперименте необходимо затратить энергию, которая не может быть меньше некоторой величины, определяемой шумами. Так, для получения одного бита информации (бит — двоичная единица, информация получаемая в ситуации выбора «да» или «нет») необходимо затратить энергию, равную Е = kTln2≈0.7kT, где k= 1.38 •10-23 Дж/град — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура (по шкале Кельвина). При комнатной температуре эта энергия составляет приблизительно 3•10-21 Дж, то есть ничтожно малая энергия, которую трудно обнаружить даже самыми чувствительными современными приборами.

20.09.2007 14:21#
seasea
Энергия бита
Наверное все же не для получения, а для передачи? Уровень передаваемого сигнала должен быть больше уровня шума.
20.09.2007 16:36#
sidanko
Энергия бита
Советую почитать книгу Кадомцева Б.Б. "Динамика и информация". Есть в сети в электронном виде ...

20.09.2007 18:55#
amateur
Энергия бита
Информация I, которая может быть передана сигналом длительности t и энергией E, равна I=t E.
20.09.2007 19:12#
anatoly
Энергия бита
1. Неясно в каких единицах здесь информация и как их перевести в количество бит
2. Если один фотон, то длительность сигнала это что?
20.09.2007 21:51#
dudenkov
Энергия бита
Вообще-то из курса термодинамики следует, что размерность информации равна не размерности энергии, а размерности энтропии, причем информация соответствует энтропии со знаком минус. На беглый взгляд, наличие константы Больцмана в приведенной формуле связано именно с этим, расхожим среди химиков определением.
21.09.2007 04:47#
Энергия бита
1. С моей наивной точки зрения, информация определяется как логарифм по основанию 2 от числа состояний, которое может принимать система (память компьютера). Соотвественно это безразмерное число. Связь с энтропией проста:
в статфизике энтропия пропорциональна натуральному логарифму числа состояний системы. Энтропия также безразмерна, хотя её почему-то любят измерять в еденицах постоянной Больцамана, то есть в джоулях на градус кельвина. Наверно удобно.
2. Не могу ответить, так как не понял вопроса.
21.09.2007 10:30#
amateur
Энергия бита
1. В этой формуле (приближенной, т.к. я опустил коэффициенты порядка единицы, а также переводной коэффициент от безразмерной энтропии к битам - логарифм от е по основанию 2 и, естественно, в системе единиц с=h=1) информация выражается в битах.

2. Для фотона E=f h, t=f^-1 и 1 бит= f t =1бит всегда.
21.09.2007 04:26#
Энергия бита
Если энтропию можно рассматривать как информацию, то максимальное количество информации в данном объеме ограничено площадью поверхности.
(голографический предел для черных дыр). Размеры области можно связать со временем взаимодействиия.
Smax ~ R^2/lp^2, где lp- планковская длина
t ~ R/c ~ h/E
откуда Smax ~ (hc/lp)^2/E^2
Таким образом 1 бит можно закодировать энергией не больше планковской.
То есть 1 бит весит не больше 10^-5 грамма.
21.09.2007 12:01#
anatoly
Энергия бита
А сколько он минимально весит интересно можно оценить?
21.09.2007 17:05#
Энергия бита
Уважаемый Анатолий,

Ответ на Ваш вопрос был дан в работе: R. Landauer, “Computation: A fundamental physical view ”, Physica Scripta, 35, p.88-95, 1987, популярное изложение в работе R. Landauer. Information is physical, Physics Today, _44 (1991), 23–29.

Суть результата такова: для того, чтобы уничтожить один бит информации, необходимо затратить энергию не меньше некоторой минимальной, равной kTLog 2. Обратите внимание, что из этого не следует обязательная необходимость затраты энергии на производство одного бита информации.

Вообще, в интернете довольно много материалов на эту тему, наберите, для начала, в Википедии Landauer's Principle.
23.09.2007 20:27#
Энергия бита
Да, вот это да! А мне казалось, что энергия бита зависит от того, каким способом его передают. А по по теореме Котельникова и от того с какой скоростью его передавать.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2727

Всего записей
и комментариев: 48561

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 18

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия