Energie et traitement de l'information

[Etrange]

Salut à tous,

Je me posais une question qui mêle physique et informatique au sens traitement de l'information. Un ordinateur (machine à traiter l'information) est-il un simple chauffage d'un point de vue énergétique ? Y a-t-il une sorte d'"énergie informationnelle" ?
Je dirais non à priori car je ne vois pas comment on pourrait par la suite récupérer cette énergie en la convertissant par exemple mais considérer qu'un ordinateur ne fait que dissiper l'énergie électrique sous forme de chaleur me parait un peu réducteur ...
Qu'en pensez/savez-vous ?

Merci !
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[rsimon12]

Bonjour,
Je m'étais posé la même question il y a quelques années. Les recherches que j'avais effectuées (même s'il n'existe pas vraiment de publi à ce sujet) m'avaient conduit au fait que "l'énergie informationnelle" n'existe pas. Un ordinateur qui consomme 150W rejette bien 150W d'énergie thermique (en faisant fi du bruit, des leds et du mouvement d'air des ventilateurs, même si ces trois derniers finissent tout de même en chaleur).

[albanxiii]

Bonjour,

Je dirais non à priori car je ne vois pas comment on pourrait par la suite récupérer cette énergie en la convertissant par exemple mais considérer qu'un ordinateur ne fait que dissiper l'énergie électrique sous forme de chaleur me parait un peu réducteur ...

Par exemple :
http://www.20minutes.fr/planete/1116...ce-ordinateurs
http://www.rfi.fr/france/20130604-in...france-google/

@+

[LPFR]

Bonjour.
On peut ajouter que le cout énergétique pour faire un calcul donné à diminué sans cesse depuis les premiers ordinateurs à tubes.
Peut-être que le jour où on arrivera à des états 0 et 1 données par deux niveaux d'énergie proches d'une seule particule on pourra commencer à se poser la question.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Etrange]

Merci pour vos réponses.

Ça confirme ce que je pensais. Donc oui, on peut réduire un ordinateur à un chauffage d'un point de vue énergétique même si c'est réducteur .

@+

[obi76]

Merci pour vos réponses.

Ça confirme ce que je pensais. Donc oui, on peut réduire un ordinateur à un chauffage d'un point de vue énergétique même si c'est réducteur .

@+

Et pour être honnête, c'est ce que je fais : je me chauffe avec mon PC. Il fait tourner BOINC (mise à disposition bénévole de moyens de calcul pour certains labos), et en contrepartie ça me chauffe.

Ca me coûte la même facture électrique, et au moins c'est utile

[rsimon12]

Dans le même genre, je m'étais fabriqué une mini-serre (pour faire germer des cactus) chauffée par de la chaleur récupérée sur le chargeur de mon PC portable.
Attention toutefois en été.

[piot21]

Bonjour

J'aurais plutôt eu tendance à dire qu'un ordinateur est effectivement une machine à transformer l'énergie en information, mais que cette transformation a un rendement très médiocre (donc que l'essentiel est transformé en chaleur).

Ce n'est pas parce que 80% de l'énergie utilisée dans un véhicule à moteur thermique produit de la chaleur plutôt que du mouvement que l'on décrit la voiture comme un "appareil de chauffage". On regarde plutôt l'usage de la partie utile de l'énergie, non?

[stefjm]

Et pour être honnête, c'est ce que je fais : je me chauffe avec mon PC. Il fait tourner BOINC (mise à disposition bénévole de moyens de calcul pour certains labos), et en contrepartie ça me chauffe.
Ca me coûte la même facture électrique, et au moins c'est utile

Utile mais polluant car le recyclage d'un PC n'est pas comparable à celui d'un radiateur.

J'aurais plutôt eu tendance à dire qu'un ordinateur est effectivement une machine à transformer l'énergie en information, mais que cette transformation a un rendement très médiocre (donc que l'essentiel est transformé en chaleur).
Ce n'est pas parce que 80% de l'énergie utilisée dans un véhicule à moteur thermique produit de la chaleur plutôt que du mouvement que l'on décrit la voiture comme un "appareil de chauffage". On regarde plutôt l'usage de la partie utile de l'énergie, non?

Ca donne quoi comme rendement un ordinateur?

[PA5CAL]

Bonsoir

J'aurais plutôt eu tendance à dire qu'un ordinateur est effectivement une machine à transformer l'énergie en information, mais que cette transformation a un rendement très médiocre (donc que l'essentiel est transformé en chaleur).

Ce n'est pas parce que 80% de l'énergie utilisée dans un véhicule à moteur thermique produit de la chaleur plutôt que du mouvement que l'on décrit la voiture comme un "appareil de chauffage". On regarde plutôt l'usage de la partie utile de l'énergie, non?

Si un véhicule à moteur thermique part d'un point pour s'arrêter à un autre point situé à la même altitude, on peut admettre qu'il aura transformé à terme la totalité de l'énergie consommée en chaleur, directement, ou indirectement par l'amortissement des mouvements créés.

De la même manière, en traitant de l'information, un ordinateur transforme toute l'énergie fournie en chaleur.

Ce qu'on peut dire, c'est que le déplacement du véhicule et le traitement de l'information ont été rendus possible par la transformation d'énergie en chaleur. Les phénomènes sont assurément liés, mais cela ne suffit pas à s'autoriser à penser qu'un déplacement ou une information constituerait une forme d'énergie.

[piot21]

Oui, je comprends, mon raisonnement n'était pas bon. Je partage l'impression initiale d'Etrange qu'il est réducteur (ou peut-être simplement inutile?) de définir un "ordinateur" comme "chauffage".

[obi76]

Utile mais polluant car le recyclage d'un PC n'est pas comparable à celui d'un radiateur.

Médisance, médisance

[invite54165721]

Il faudrait retrouver le papier.
Quelqu'un a écrit que ce qui coute de l'énergie ce n'est pas l'acquisition d'information mais que effacer un bit a un cout energétique minimum incompressible.

[PA5CAL]

Il faudrait retrouver le papier.
Quelqu'un a écrit que ce qui coute de l'énergie ce n'est pas l'acquisition d'information mais que effacer un bit a un cout energétique minimum incompressible.

On peut considérer en effet que manipuler de l'information coûte de l'énergie, et que cette énergie quantifiée admet un minimum, dont la prise en compte reste très théorique compte tenu de notre incapacité actuelle à manipuler à des niveaux d'énergie aussi faibles dans des ordinateurs.

Il n'en reste pas moins que l'énergie considérée correspond à la manipulation d'un bit matériel, et non pas à celle des informations qu'on peut y rattacher par convention.

[Etrange]

Salut,

Traiter l'information est donc très énergivore pour l'instant (que ce soit nos ordinateurs ou notre cerveau d'ailleurs) mais il est possible de diminuer cette consommation autant que l'on souhaite, du moins théoriquement, vu que toute l'énergie consommée est systématiquement dissipée, ce n'est qu'une question d'optimisation n'est ce pas ? Théoriquement, traiter de l'information ne requiert donc pas d'énergie, seule la technologie nous limite.
@PA5CAL: Il me semble quand même que la différence fondamentale réside justement dans le fait que la voiture PEUT transformer une partie de l'énergie chimique en énergie mécanique alors que l'ordinateur, lui, dissipera systématiquement toute l'énergie fournie et ne pourra pas fournir une autre forme d'énergie.

@+

[PA5CAL]

@PA5CAL: Il me semble quand même que la différence fondamentale réside justement dans le fait que la voiture PEUT transformer une partie de l'énergie chimique en énergie mécanique alors que l'ordinateur, lui, dissipera systématiquement toute l'énergie fournie et ne pourra pas fournir une autre forme d'énergie.

Il suffit de comparer une voiture électrique et un ordinateur portable, et se demander comment finira l'énergie mécanique produite quand la voiture sera arrivée à destination (même altitude qu'au départ) et que les différents mouvements créés (roues, moteur, déplacements d'air) auront cessé.

Dans les deux cas, on aura finalement transformé toute l'énergie chimique consommée en chaleur.

[Etrange]

Re,

Dans cette situation oui, mais dans une autre (où l'altitude change par exemple) ce n'est plus le cas. Alors que pour un ordinateur ça sera toujours le cas, quel que soit le traitement informatique effectué. C'est pour ça que j'en arrive à la conclusion que théoriquement, le traitement de l'information ne requiert pas d'énergie de la même manière que théoriquement, déplacer une voiture d'un point A à un point B ne requiert pas d'énergie (du moins le bilan énergétique est nul au final pour une voiture parfaite) si les altitudes de A et B sont les mêmes.

@+

[PA5CAL]

C'est pour ça que j'en arrive à la conclusion que théoriquement, le traitement de l'information ne requiert pas d'énergie de la même manière que théoriquement, déplacer une voiture d'un point A à un point B ne requiert pas d'énergie (du moins le bilan énergétique est nul au final pour une voiture parfaite) si les altitudes de A et B sont les mêmes.

Heu... moi j'en arrive à la conclusion que c'est pareil, et pas que c'est différent.

Et si le changement d'altitude de la voiture te pose problème, dis-toi qu'on peut trouver des systèmes de traitement de l'information avec des parties électromécaniques dont les changements d'état correspondent également à des modifications de l'énergie potentielle.

Et on peut même considérer que la position de la voiture est une information.

[Etrange]

Ce que je veux dire, plus précisément, c'est que pour une voiture, on ne peut pas dire qu'elle peut fonctionner sans apport extérieur d'énergie, même si c'est une voiture parfaite. En effet, on peut trouver des cas théoriques ou même la plus parfaite des voiture aura besoin d'énergie (le long d'une route qui ne fait que monter par exemple). Et l'on pourra d'ailleurs récupérer l'énergie fournie (si la voiture est électrique) en prenant la route dans l'autre sens.
En revanche, pour un ordinateur, il n'existe pas de cas où le traitement de l'information à effectuer requiert une énergie. L'énergie consommée par un ordinateur est strictement dissipée et perdue en intégralité. Il est donc théoriquement possible de créer des ordinateurs consommant aussi peut d'énergie que l'on souhaite, ce n'est qu'une question d'optimisation car le traitement de l'information en lui-même peut se faire sans consommation d'énergie.

Synthétiquement, on peut trouver (extrêmement facilement d'ailleurs) des cas de fonctionnement d'une voiture parfaite (système qui permet de déplacer une charge) où de l'énergie est requise alors qu'on ne peut pas trouver de cas de fonctionnement d'un ordinateur parfait (système de traitement de l'information) où une quelconque énergie soit nécessaire. Voila la différence que je fais.

[PA5CAL]

En revanche, pour un ordinateur, il n'existe pas de cas où le traitement de l'information à effectuer requiert une énergie. L'énergie consommée par un ordinateur est strictement dissipée et perdue en intégralité. Il est donc théoriquement possible de créer des ordinateurs consommant aussi peut d'énergie que l'on souhaite, ce n'est qu'une question d'optimisation car le traitement de l'information en lui-même peut se faire sans consommation d'énergie.

Pas du tout d'accord. Je ne connais aucun cas où le traitement de l'information ne requiert pas de consommation d'énergie (si tu en vois un, merci de l'indiquer).

D'autre part, l'énergie consommée par une voiture lors d'un déplacement est également strictement dissipée et perdue en intégralité, hors stockage ou dépense d'énergie potentielle.

Si tu penses qu'on peut optimiser autant que souhaité les systèmes de traitement de l'information, je ne vois pas de raison qui empêcherait qu'on fasse de même avec des véhicules.

[Etrange]

Nos avis sont visiblement très divergents .

Je ne comprend pas pourquoi tu fais abstraction de l'énergie potentielle alors que c'est justement là l'un des cas d'utilisation d'un véhicule.
J'ai considéré des voitures parfaites, j'appelle voiture parfaite une voiture où l'intégralité de l'énergie en entrée (chimique, électrique ...) est convertie en énergie mécanique (pas de pertes, pas de frottements) et vice versa, si la voiture descend une pente elle recharge ses batteries. Et bien même dans ce cas où la voiture est parfaite, le déplacement d'une charge coûtera dans le cas général une énergie. Cette énergie étant égale à la différence d'énergie mécanique de la charge entre le départ et l'arrivée. Une voiture est une machine à convertir de l'énergie électrique/chimique en énergie mécanique (potentielle ou cinétique).
Les ordinateurs tels que nous les connaissons aujourd'hui (non parfaits) consomment de l'énergie mais cette énergie n'est pas convertie en une autre énergie utilisable, un ordinateur dissipe toute l'énergie qu'il a en entrée en chaleur et ce quel que soit le traitement informatique qu'il réalise. Je ne sais pas si l'on peut optimiser les ordinateurs autant qu'on le souhaite en pratique mais en théorie on peut selon moi imaginer un ordinateur qui ne consomme rien et qui fonctionne parfaitement (ie qui effectue tous les traitements de l'information que l'on peut imaginer) alors que l'on ne peut pas concevoir une voiture qui ne consomme rien, même théoriquement, puisque par définition une voiture est une machine à convertir l'énergie d'entrée en énergie mécanique. S'il n'y a rien à convertir alors il n'y aura pas d'énergie mécanique restituée.
Pour l'ordinateur il n'existe pas d'énergie liée à l'information (ce que j'ai appelé énergie informationnelle dans mes premiers posts) donc l'énergie consommée est perdue et l'on peut théoriquement réduire ces pertes autant qu'on le souhaite sans dégrader la qualité de fonctionnement du système.

[Tilleul]

http://www.futura-sciences.com/magaz...-reelle-37890/

[PA5CAL]

Je ne comprend pas pourquoi tu fais abstraction de l'énergie potentielle alors que c'est justement là l'un des cas d'utilisation d'un véhicule.

Et moi je ne vois pas ce que l'énergie potentielle, qui n'est pas déterminante dans l'usage du véhicule (lequel peut rouler à plat, voire en descente), vient faire dans cette analogie avec les systèmes de traitement de l'information. Il est aussi peu pertinent d'en parler dans le cas présent que d'évoquer le fait qu'on peut allumer les phares ou faire fonctionner le klaxon sur la voiture.

Pour l'ordinateur il n'existe pas d'énergie liée à l'information (ce que j'ai appelé énergie informationnelle dans mes premiers posts) donc l'énergie consommée est perdue et l'on peut théoriquement réduire ces pertes autant qu'on le souhaite sans dégrader la qualité de fonctionnement du système.

On est d'accord, il n'existe pas d'énergie liée à l'information (note que je n'ai pas écrit "traitement de l'information"). Tout comme il n'existe pas d'énergie liée à la position de la voiture sur une route horizontale (note que j'ai bien écrit "position", et pas "vitesse").

Mais si tu considères qu'on peut réduire autant que désiré l'énergie dépensée pour le traitement des informations sans dégrader la qualité de fonctionnement du système, alors tu devrais déposer un brevet si l'idée sous-jacente, parce que c'est précisément l'un des principaux points qui limitent les progrès dans la réalisation des matériels informatiques !

[invite54165721]

http://www.futura-sciences.com/magaz...-reelle-37890/

excellent lien mais la citation d'un nazi dans ta signature beurk!

[stefjm]

excellent lien mais la citation d'un nazi dans ta signature beurk!

Comme d'habitude, rien n'est simple...
http://fr.wikipedia.org/wiki/Heidegger_et_le_nazisme

[obi76]

On reste dans le sujet SVP

[stefjm]

C'est de l'information qu'il faut traité énergiquement, comme stipulé dans l'intitulé du sujet.

[Etrange]

Re,

L'article de Tilleul est sans doute celui qu'évoquait alovesupreme, c'est très intéressant, je n'en avais pas connaissance.
Dans Wikipedia on peut lire que cette limite ne concerne effectivement que le stockage de l'information car enregistrer un bit sur un emplacement mémoire donné nécessite forcément d'écraser la précédente valeur et c'est irréversible. Mais peut-on dissocier le traitement de l'information de son stockage ?
@PA5CAL, je pense que j'avais mal cerné le cadre de l'analogie avec la voiture. Effectivement si l'on se limite au cas ou il n'y a pas de changement d'altitude on se retrouve dans un cas similaire et la position de la voiture devient une information.
Après avoir pris connaissance de la limite de Landauer décrite dans l'article de Tilleul, il apparaît que le traitement de l'information a un coût dès lors qu'il y a stockage mais comme je l'ai dit le stockage me semble indissociable du traitement.
Je considère néanmoins que l'on peut réduire la consommation tant que cette limite théorique n'est pas atteinte. Je n'ai pas dit que je savais comment faire, ce qui m’intéresse surtout ce sont les limites théoriques plutôt que les limitations technologiques. Il faudra surement revoir complètement notre façon de construire les ordinateurs.

@+

[piot21]

http://www.futura-sciences.com/magaz...-reelle-37890/

Merci de ce lien.

stefjm me demandait ce que serait le "rendement d'un ordinateur". Si une machine idéale consomme 10^-21 J / bit, le ratio énergie consommée réellement / idéalement par bit ne donne-t-il pas une idée de ce rendement pour toute machine réelle?

Par ailleurs, je m'interroge sur ce qu'est la "manipulation de l'information" dans cet article. La quantité d'énergie kTlog2 correspond à quelle activité permettant de supprimer un bit (physiquement, que se passe-t-il en dernier ressort quand on dit qu'un bit est supprimé, par exemple est-ce un changement de position d'une particule ?)

Un peu confus, désolé.

[Etrange]

Salut,

Il me semble, si j'ai bien compris l'article ainsi que les docs que l'on peut trouver sur internet, que cette quantité d'énergie correspond vraiment à l'énergie minimum nécessaire au stockage d'un bit. Mais je pense que l'on parle ici de stockage au sens large, plus large en tout cas que l'enregistrement d'un bit en mémoire vive ou sur un disque dur.
Il m'est difficile de cerner la portée de cette limite mais à mon avis le simple fait de réaliser une opération logique binaire (un ET logique par exemple) entre deux bits nécessite de l'énergie car il faut pour cela changer les 2 bits en entrée et celui en sortie. Du coup j'ai l'impression que n'importe quelle opération, aussi simple soit elle et même si le résultat n'est au final pas stocké dans une quelconque mémoire telle que nous l’imaginons provoquera un dégagement de chaleur. Changer l'état d'une entrée/sortie nécessite d'effacer la précédente valeur et c'est cet effacement qui requiert de l'énergie.
Du coup je pense que l'on dire que le traitement de l'information lui-même nécessite une énergie. Il n'y a pas pour autant d'énergie informationnelle, ça n'a pas changé mais il n'est pas possible de créer un ordinateur parfait qui fonctionne sans énergie comme je le pensais au début.

La manipulation de l'information est encore une fois à prendre au sens large je pense. L'équipe qui a réalisée l'expérimentation pratique de cette limite a utilisé une particule qui pouvait prendre deux position différentes correspondant à un bit d'information. Changer la position de cette particule nécessite de l'énergie, ils ont pu diminuer cette énergie en réalisant le changement très lentement mais la limite de Landauer est apparue comme étant un minimum infranchissable. Mais on pourrait très bien manipuler autre chose qui puisse représenter un bit d'information, il est cependant plus facile d'atteindre les faibles énergies dont il est question en manipulant des particules.

Que l'on m'arrête si je me trompe dans mes déductions mais je dois bien avouer que la compréhension profonde de la limite de Landauer ainsi que de sa portée m'est compliquée.

@+