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在算力需求呈指數級增長的2025年，數據中心能耗與散熱問題已成為制約人工智能與高性能計算發展的核心瓶頸。英國初創公司Vaire Computing今日宣布，其研發的全球首款“可逆計算”芯片“冰河”（Ice River）已進入實測階段，通過重構芯片能量循環機制，實現計算能耗的重復利用，在相同任務下較傳統芯片節能達30%。這一突破標志著計算技術從“能量消耗”向“能量循環”的范式轉變。 能量循環：從理論到硬件的跨越 傳統芯片依賴不可逆的邏輯運算，計算過程中原始數據被擦除時產生的能量以熱能形式耗散，導致數據中心每年因散熱消耗的水資源相當于填滿20萬個標準游泳池，電力成本占運營總支出的40%以上。而“冰河”芯片通過兩大核心技術破解這一難題： 可逆邏輯架構：芯片支持“逆運算”，可在完成計算后完整恢復原始數據，避免信息擦除帶來的能量損失。這一設計源于20世紀60年代提出的可逆計算理論，但此前僅停留于數學仿真階段。Vaire團隊將分子編程中的可逆鍵邏輯（RBL）應用于硅基芯片，使每個晶體管在運算時保留狀態信息，形成能量閉環。 絕熱電壓調控：傳統芯片通過電壓瞬變（如0到1的脈沖跳變）表示數據，能量以熱形式快速耗散。“冰河”芯片則采用“鐘擺式”電壓調節技術，使電位在電路中平緩循環，如同鐘擺擺動般將部分能量回傳至電源系統。集成于芯片內部的電源管理單元（PMU）可實時捕捉并再利用這些能量，形成“計算-回收-再計算”的循環鏈。 實測數據：30%能耗削減的產業價值 在模擬AI訓練任務的測試中，“冰河”芯片在處理百億參數級大模型時，單位算力能耗較英偉達H100 GPU降低28%，較最新Blackwell架構GPU降低22%。若應用于超大規模數據中心，單座百萬服務器設施年節電量可達12億千瓦時，相當于減少80萬噸二氧化碳排放。 “這不僅是技術突破，更是計算產業的能源革命。”Vaire Computing首席執行官Rodolfo Rosini指出，“當全球AI算力需求每百天翻一倍時，‘冰河’芯片提供的能量循環能力將成為維持技術可持續發展的關鍵。” 技術溯源：從學術到產業的十年深耕 Vaire Computing的研發可追溯至2021年劍橋大學可逆計算實驗室的成立。首席技術官Hannah Earley將分子生物學中的狀態保持機制引入芯片設計，其2023年發表于《自然·電子》的論文首次驗證了硅基可逆邏輯的物理可行性。2024年，公司獲得Ginkgo Bioworks創始人Tom Knight等投資者的450萬美元種子輪融資，加速技術落地。 “傳統芯片的能量利用效率不足5%，而‘冰河’芯片通過可逆與絕熱計算的協同，將這一數值提升至35%以上。”麻省理工學院量子計算中心主任在評價中指出，“這相當于為每個數據中心配備了一座微型核電站的能量回收系統。” 產業影響：重構AI基礎設施的競爭格局 據IDC預測，全球AI算力市場將在2029年突破萬億美元規模，但能耗問題正成為技術擴張的“阿喀琉斯之踵”。Vaire Computing計劃在2026年前推出商用版芯片，首批客戶涵蓋云計算巨頭與AI實驗室。 “當行業還在通過液冷技術‘被動散熱’時，Vaire已經從‘能量產生’的源頭解決問題。”某超大規模數據中心運營商技術總監表示，“如果‘冰河’芯片的實測數據得以驗證，它將重新定義芯片的性能評估標準——從每瓦算力轉向每焦耳循環利用率。” 目前，Vaire Computing正與歐洲核子研究中心（CERN）合作，探索將可逆計算技術應用于量子芯片開發。隨著全球首座“零能耗數據中心”試點項目的啟動，這場由英國初創公司引領的能源革命，或將重塑人類與計算能量的關系。 |
