这位创始人正在教芯片如何回收能量

在计算机芯片的发展史上，工程师们一直把废热视为计算过程中不可避免的代价。然而，汉娜·厄利却认为，这其实是一种设计上的选择。

现年31岁的厄利是Vaire Computing公司的联合创始人兼首席技术官，这家初创公司正在研发能够回收通常以热量形式被浪费掉的能量的芯片——这种策略被称为可逆计算。

她坚信，从长远来看，这一方法有望使数据中心（以及我们的笔记本电脑和手机）的能效大幅提升。

传统的计算机芯片在执行计算时，会沿途抹除不再需要的信息，并在此过程中将能量以热的形式耗散。厄利将这种做法比作驾车穿行于城市，却在每个路口都猛踩刹车：汽车因此失去动能，重新加速时又不得不消耗更多燃料。

而可逆计算旨在让“ momentum”持续下去——它不是在计算的中间步骤中抹去信息，而是将其保留下来，从而允许沿相反方向回溯运算，进而回收部分能量。

这一理念早在50多年前就已提出，但用当时的晶体管和电路来实现却显得不切实际。不过，厄利彻底重构了实现能量回收所需的硬件架构。

她设计了一种正在申请专利的谐振器——一种微型芯片元件，用于储存回收的能量以便后续再利用。“说到底，它不过是个功能更强大的钟摆而已，”她说。

去年，Vaire公司宣布了一项关键突破：他们研制出一款内置谐振器的芯片，在计入驱动该元件所需能耗之后，仍能实现能量净回收。对于一个长期停留在理论层面的细分领域而言，这一成果无疑是一次有力的“实证”。

“显然，他们确实掌握了某种值得关注的技术，”电子设计自动化领域的研究员、密歇根大学安娜堡分校前教授伊戈尔·马尔科夫表示。不过他同时指出，这项技术尚处于非常早期的阶段；要获得商业化所需的产业支持，该公司还需“一系列日益真实且令人信服的演示”。

她逐渐确信，信息、能量与热量之间的关联或将彻底改变计算机的面貌。

厄利投身芯片设计的历程起步较早。她从9岁左右就开始编程，最初接触的是面向Web的高级语言，随后逐步深入Perl、Java等其他编程语言。

随着学习的不断推进，她一步步向计算的更抽象层次迈进，最终直达晶体管这一最底层的硬件单元。

后来，她进入剑桥大学攻读博士学位，师从计算生物学家戈斯·米克勒姆。起初，她的研究方向是利用DNA等材料进行计算，但入学几个月后，米克勒姆将可逆计算先驱迈克尔·弗兰克1999年的博士论文转交给她。

厄利初读时心存疑虑，复读之后又反复揣摩了几周。渐渐地，她确信，信息、能量与热量之间的内在联系或许将永久性地改变计算机的运行方式。

这一发现彻底重塑了她的博士课题。厄利致力于研究计算的物理极限，并开发出能够将普通程序转化为可逆程序的软件。“到后来，我甚至不愿在她的任何论文上署我的名字，因为我觉得自己根本无法就此做一场像样的学术报告，”米克勒姆回忆道，“那都是她自己的东西。”

2021年取得学位后，厄利结识了科技企业家兼投资人罗多尔福·罗西尼。同年，两人共同创立了Vaire公司。此后，该公司已累计融资超过1200万美元，聘请弗兰克担任资深科学家，并着手将可逆计算的愿景转化为真实的硬件产品。

然而，创新从来不是一蹴而就的事。2022年冬，在爱荷华州格林内尔市，户外体感温度一度低至零下40华氏度，厄利便在时任妻子的地下室里一待就是数周，一遍又一遍地在白板上绘制着支撑可逆逻辑运作的核心电路图。

等到夫妇俩终于逃离严寒、移师拉斯维加斯时，那个设计终于成型，与其说是一次灵光乍现，不如说是一阵渐次袭来的如释重负之感。“我感觉自己总算没完全超出能力范围，”她回忆道。

眼下，厄利及其团队面临的下一个挑战是如何让这款截然不同的芯片融入现有的设备与制造体系。她相信，这才是未来的方向：不是对现有芯片做进一步优化，而是从头构建，同时将可逆性作为核心设计理念。

“我想逐一审视计算机的每一个组成部分，并用这样的视角重新思考它们的构造，”厄利说。