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Ignacio CrespoFrancis VillatoroBorja TosarHéctor SocasGastón GiribetJosé Edelsteinlandauer y el coste termodinámicoborrado de información implica disipación caloríficaordenador clásico manipula informaciónborrado bit memoria ramdisipación calor ordenador modernobits información disipan calorconstante k boltzmann temperatura logaritmoinformación termodinámica shannonbit información constante k boltzmanncalor disipado por bit informacióncomputación cuántica primitiva sistemas reversiblestrabajos de bennett demonio maxwellinformación chano definición matemáticamemoria RAMFrancis VillatoroShannonBennettdemonios de MaxwellBoltzmannRoth Landauersiglo XIXdécada de 1990
Calor disipado por bit información
Ep576: Entropía; Neandertales; Tesla; Exoplaneta; Agujeros Negros; Eirenesfera
22 de octubre de 20264 momentos
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Francis Villatoro explica cómo borrar un bit de información en la memoria RAM implica la disipación de calor y cómo esta necesidad ha llevado a que los ordenadores modernos tengan disipadores más grandes.
…ese campo de la termodinámica de la información que en cierto momento competía con la termodinámica estocástica que se había definido de manera cualitativa a principios del siglo XX Entonces ahí el gran trabajo que realmente motorizó todo esto fue el trabajo De Landauer, de Roth Landauer en 1961, que nos dijo algo extraordinariamente fascinante y es que borrar información tiene un coste termodinámico: hay que disipar una cantidad de calor mínima. Es decir, un ordenador, solo un ordenador clásico que maneje información y que pueda cambiar la información y por tanto Borrarla, yo tengo un bit en una memoria RAM puesto a uno y en cierto momento lo puedo poner a cero. Y yo sé: es borrado lo que había, porque ya nadie puede recordar lo que había, ha sido borrado. Eso implica que ese ordenador tiene que disipar calor y cuanto más información contenga, es decir, más bits de información contenga, más tiene que disipar. Por eso los ordenadores actuales tienen disipadores de calor mucho más gordos que los que tenían en el pasado. Claro, esto es una unidad mínima de calor que se Disipa por un bit, que es la constante K de Boltzmann multiplicada por temperatura multiplicada por el logaritmo de 2. Pero esto ya nos llevó a un momento en el que estaba empezándose a introducir de manera rigurosa en el sentido de Shannon el concepto de información en la termodinámica. Y claro, ¿qué es el calor? ¿Qué es ese calor que disipa un bit? Un bit de información disipa calor, ¿qué es ese calor? ¿Cómo lo defino matemáticamente de manera rigurosa? Pues eso no es nada trivial, ¿vale? Y eso empezó a definirse; hubo muchísimos trabajos, sobre todo en la computación cuántica primitiva, en los sistemas reversibles de finales de los 70, la computación cuántica de principios de los 80, por ejemplo, los trabajos de Bennett, que logró, Bennett logró definir de manera matemática el concepto de demonio de Maxwell, utilizando información, la información de Chano y tenemos una definición ya matemática, rigurosa, bajo la hipótesis de que el que lo lee entiende qué es la información en el sentido de Shannon en un sistema microscópico acoplado a uno macroscópico; que ya te digo, eso a veces no es nada trivial. Esto por ejemplo se ha aplicado a biología; en biología tenemos aquí a Ignacio. Por ejemplo, el tema del ATP: el ATP le da energía a una proteína para que haga algo, para que funcione, una proteína móvil, por ejemplo, que va por un nanotubo de carbono y va…
Significado #2 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo borrar un bit de información en la memoria RAM implica la disipación de calor y cómo esta necesidad ha llevado a que los ordenadores modernos tengan disipadores más grandes.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #1landauer y el coste termodinámicoborrado de información implica disipación caloríficaordenador clásico manipula informaciónborrado bit memoria ramdisipación calor ordenador modernobits información disipan calorconstante k boltzmann temperatura logaritmoinformación termodinámica shannonbit información constante k boltzmanncalor disipado por bit informacióncomputación cuántica primitiva sistemas reversiblestrabajos de bennett demonio maxwellinformación chano definición matemática…ese campo de la termodinámica de la información que en cierto momento competía con la termodinámica estocástica que se había definido de manera cualitativa a principios del siglo XX Entonces ahí el gran trabajo que realmente motorizó todo esto fue el trabajo De Landauer, de Roth Landauer en 1961, que nos dijo algo extraordinariamente fascinante y es que borrar información tiene un coste termodinámico: hay que disipar una cantidad de calor mínima. Es decir, un ordenador, solo un ordenador clásico que maneje información y que pueda cambiar la información y por tanto Borrarla, yo tengo un bit en una memoria RAM puesto a uno y en cierto momento lo puedo poner a cero. Y yo sé: es borrado lo que había, porque ya nadie puede recordar lo que había, ha sido borrado. Eso implica que ese ordenador tiene que disipar calor y cuanto más información contenga, es decir, más bits de información contenga, más tiene que disipar. Por eso los ordenadores actuales tienen disipadores de calor mucho más gordos que los que tenían en el pasado. Claro, esto es una unidad mínima de calor que se Disipa por un bit, que es la constante K de Boltzmann multiplicada por temperatura multiplicada por el logaritmo de 2. Pero esto ya nos llevó a un momento en el que estaba empezándose a introducir de manera rigurosa en el sentido de Shannon el concepto de información en la termodinámica. Y claro, ¿qué es el calor? ¿Qué es ese calor que disipa un bit? Un bit de información disipa calor, ¿qué es ese calor? ¿Cómo lo defino matemáticamente de manera rigurosa? Pues eso no es nada trivial, ¿vale? Y eso empezó a definirse; hubo muchísimos trabajos, sobre todo en la computación cuántica primitiva, en los sistemas reversibles de finales de los 70, la computación cuántica de principios de los 80, por ejemplo, los trabajos de Bennett, que logró, Bennett logró definir de manera matemática el concepto de demonio de Maxwell, utilizando información, la información de Chano y tenemos una definición ya matemática, rigurosa, bajo la hipótesis de que el que lo lee entiende qué es la información en el sentido de Shannon en un sistema microscópico acoplado a uno macroscópico; que ya te digo, eso a veces no es nada trivial. Esto por ejemplo se ha aplicado a biología; en biología tenemos aquí a Ignacio. Por ejemplo, el tema del ATP: el ATP le da energía a una proteína para que haga algo, para que funcione, una proteína móvil, por ejemplo, que va por un nanotubo de carbono y va…
Francis Villatoro explica cómo, a pesar de desconocer los detalles moleculares de ciertos procesos celulares, se pueden analizar mediante modelos termodinámicos utilizando conceptos como calor, entropía y trabajo útil.
Habla: Francis VillatoroPalabras #8modelos termodinámicos procesos celularescalor entropía trabajo útil moléculasvariables ocultas experimentador transferencias energíadisipación molecular información villatorotermodinámica de la información siglo xixmovimiento browniano termodinámica estocásticadefiniciones matemáticas calor termodinámicaformulación equivalente al trabajo contexto…los detalles. Sin embargo, yo puedo utilizar una formulación estadística, física, matemáticamente rigurosa para entender ciertos procesos que ocurren en las células, por ejemplo, gracias a asociar información a los procesos desconocidos que ocurren. es decir, hay unas variables ocultas a las que no tiene acceso el experimentador pero que sabe que existen que hacen que haya transferencias de energía por ejemplo grupos químicos etcétera entre moléculas pero que como yo no sé realmente qué moléculas están implicadas ni qué grupos son yo hago un tratamiento termodinámico de la información y utilizo ideas como calor, entropía, disipación, Trabajo útil, etc. En un contexto puramente muy complicado en el que yo No conozco los detalles. Ignorando los detalles, yo puedo usar eso. Eso es lo que se hacía a principios del siglo XIX con la termodinámica, y todo esto se ha ido ya en la década de los 90, ya definiendo de maneras bastante rigurosas. Y tenemos definiciones matemáticas de lo que es el calor en termodinámica de la información, que hoy en día ya la entendemos como que en realidad la termodinámica de la información es lo mismo que la termodinámica estocástica de principios del siglo XIX; eso del movimiento browniano básicamente es lo mismo, y tenemos una formulación para el equivalente al calor o al trabajo en este contexto. Y lo que me gustaría dejar claro a los oyentes es algo que se Omite completamente en toda la divulgación y es que cuando yo hablo de calor en este tipo de sistemas, no es el calor en un sistema macroscópico; es un concepto que está definido de una manera diferente. La definición es completamente distinta y aplicable…
Francis Villatoro explica cómo ha transformado una partícula en un bit asignando valores binarios (1 o 0) según si supera una barrera virtual definida a partir de su posición.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #4partícula transformada en bitvalores binarios según barrera virtualinformación realizando trabajo villatorocalor disipado al manejar información…bueno, una sigma y media vamos a poner. Es decir, recordamos que una distribución gaussiana de velocidades tiene una media y tiene una desviación estándar y yo voy a considerar respecto a la posición del punto de equilibrio una desviación estándar y media. Y voy a poner ahí una barrera virtual. Voy a decir: si la bolita supera esta barrera, tengo un 1. Y si está por debajo de esa barrera, tengo un 0. Ya tengo información. Ya he convertido a la bolita en un bit. Yo puedo hablar de información que realiza trabajo, yo puedo hablar de calor disipado al manejar y hacer cosas con esa información. Fijaros lo que he hecho: es una tontería, es una cosa completamente arbitraria. Definir en la distribución de velocidad de esa bolita que está ahí moviéndose, oscilando alrededor de puntos de equilibrio. Definir un corte, si queréis, en energía cinética, velocidad, energía cinética de tal manera de que cuando la bolita está demasiado…
Francis Villatoro explica que el fenómeno observado no puede ser clasificado como información, calor, trabajo, temperatura o entropía, sino que se trata de conceptos estocásticos.
Habla: Francis VillatoroSignificado #14 · Palabras #10fenómeno observado conceptos estocásticosinformación estocástica según francis villatorocalor estocástico definición precisatemperatura estocástica análisis detallado…os digo, la información no está en la partícula. Cualquiera que vea la partícula dirá: pues yo no veo ninguna información. No, no, la información está en las medidas de la velocidad dentro del pozo de potencial y ese umbral de ultraizquierda que yo he puesto. ¿Veis que esto es una cosa que si te la cuentan y no te dicen nada de que esto ni es información, ni es calor, ni es trabajo, ni es temperatura, ni es entropía, es otra cosa? ¿Vale? Que se llama información estocástica, que se llama calor estocástico, que se llama temperatura estocástica, que se llama entropía estocástica. Es otra cosa aplicada a este tipo de sistema, porque lo estoy mirando en las trayectorias, pero bueno, se ha encontrado que, entre comillas, el trabajo útil estocástico observado en este cambio en la trayectoria, en estas transiciones, cuando el tiempo de las…