Komputer Biologis dapat Menggunakan Energi yang Jauh lebih Sedikit Dibandingkan Teknologi Saat Ini

Malang, WISATA – Komputer modern adalah kejayaan teknologi. Sebuah chip komputer berisi miliaran transistor berskala nanometer yang beroperasi dengan sangat andal dan dengan kecepatan jutaan operasi per detik.

Namun, kecepatan dan keandalan yang tinggi ini harus mengorbankan konsumsi energi yang signifikan: pusat data dan peralatan TI rumah tangga seperti komputer dan telepon pintar menyumbang sekitar 3% dari permintaan listrik global dan penggunaan AI kemungkinan akan mendorong lebih banyak konsumsi listrik.

Namun bagaimana jika kita dapat mendesain ulang cara kerja komputer sehingga dapat melakukan tugas komputasi secepat saat ini dengan menggunakan energi yang jauh lebih sedikit? Di sini, alam mungkin menawarkan kita beberapa solusi potensial.

Ilmuwan IBM Rolf Landauer menjawab pertanyaan apakah kita perlu mengeluarkan begitu banyak energi untuk tugas-tugas komputasi pada tahun 1961. Dia menemukan batas Landauer, yang menyatakan bahwa satu tugas komputasi, misalnya menyetel bit, unit terkecil dari komputer informasi, untuk memiliki nilai nol atau satu, harus mengeluarkan energi sekitar 10⁻²¹ joule (J).

Jumlah ini sangat kecil, meskipun terdapat miliaran tugas yang dilakukan komputer. Jika kita dapat mengoperasikan komputer pada tingkat seperti itu, jumlah listrik yang digunakan dalam komputasi dan pengelolaan limbah panas dengan sistem pendingin tidak akan menjadi masalah.

Namun, ada kendalanya. Untuk melakukan operasi bit mendekati batas Landauer, operasi tersebut perlu dilakukan dengan sangat lambat. Komputasi dalam jangka waktu tertentu diperkirakan memerlukan biaya tambahan yang sebanding dengan kecepatan komputasi yang dilakukan. Dengan kata lain, semakin cepat komputasi, semakin banyak energi yang terpakai.

Baru-baru ini hal ini telah dibuktikan melalui eksperimen yang dilakukan untuk mensimulasikan proses komputasi: disipasi energi mulai meningkat secara terukur ketika Anda melakukan lebih dari satu operasi per detik. Prosesor yang beroperasi pada kecepatan clock satu miliar siklus per detik, yang umum terjadi pada semikonduktor masa kini, menggunakan sekitar 10⁻¹¹J per bit — sekitar sepuluh miliar kali lebih banyak daripada batas Landauer.

Halaman Selanjutnya

Solusinya mungkin dengan merancang komputer dengan cara yang berbeda secara mendasar. Alasan mengapa komputer tradisional bekerja dengan kecepatan yang sangat cepat adalah karena mereka beroperasi secara serial, satu operasi dalam satu waktu. Jika seseorang dapat menggunakan sejumlah besar 'komputer' yang bekerja secara paralel, maka masing-masing komputer akan bekerja jauh lebih lambat.