Time-dependent protocols that perform irreversible logical operations, such as memory erasure, cost work and produce heat, placing bounds on the efficiency of computers. Here we use a prototypical computer model of a physical memory to show that it is possible to learn feedback-control protocols to do fast memory erasure without input of work or production of heat. These protocols, which are enacted by a neural-network "demon", do not violate the second law of thermodynamics because the demon generates more heat than the memory absorbs. The result is a form of nonlocal heat exchange in which one computation is rendered energetically favorable while a compensating one produces heat elsewhere, a tactic that could be used to rationally design the flow of energy within a computer.


翻译:执行不可逆逻辑操作(如存储器擦除)的时间依赖协议会消耗功并产生热,从而限制计算机的效率。本文利用一个物理存储器的原型计算机模型表明,可以学习一种反馈控制协议,在无需输入功或产生热的情况下实现快速存储器擦除。这些由神经网络“恶魔”执行的协议并未违反热力学第二定律,因为该“恶魔”产生的热量多于存储器吸收的热量。其结果是一种非局域热交换形式:一个计算过程在能量上变得有利,而另一个补偿性计算过程则在别处产生热量。这一策略可用于理性设计计算机内部的能量流动。

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