Informasi itu Panas
www.socineer.com


Maaf untuk yang merasa kecele mengklik tulisan ini untuk mendapatkan hal-hal yang "panas" hanya karena judul di atas. Soalnya yang akan dibahas pada tulisan ini adalah informasi yang benar-benar panas secara literal. Jadi panas dalam arti sebenarnya, suhu tinggi, kalau tersentuh tangan bisa melepuh. Kalau Anda tidak percaya bahwa Informasi itu panas, silahkan buka tutup mesin komputer Anda, rasakan chip CPU setelah komputer dijalankan sekian lama. Bagaimana rasanya? Panah toh?

Awal musim semi ini, komputer yang saya gunakan bermasalah. Mesin itu mulai suka tiba-tiba byar pet, blue screen of death datang tanpa diundang. Karena saya tahu komputer itu tidak ada virus, jadi seharusnya itu masalah perangkat keras. Lalu saya periksa memori, dsb, ok.. no problemo. Kipas komputer semua berfungsi baik, lalu kenapa mesin itu byar pet? Untung saya tidak menghabiskan terlalu banyak waktu untuk mencari solusi, karena pertanyaannya yang diajukan pada saat itu benar. Kalau Anda prosesor, kenapa Anda byar-pet waktu awal musim semi sedangkan di musim dingin baik-baik saja? Iya, karena spring mulai menghangat.

Saya buka tutup komputer dan perhatikan semuanya, rasanya okay. Tetapi, kisi-kisi heatsink (penyerap panas) ternyata sudah tidak bisa disebut kisi lagi karena sudah penuh debu. Saya tidak mau mencopot CPU tersebut, karena mencopot CPU dengan heatsink sekarang ini bukan urusan gampang. Saya bawa komputer itu keluar, lalu saya menggunakan blower yang biasanya dipergunakan untuk mengumpulkan daun-daun jatuh di halaman belakang. Dalam waktu singkat, seluruh motherboard mengkilap, debu-debu sudah tak terlihat lagi. Kisahnya berakhir happy ending, tidak ada lagi byar-pet blue screen of death. Problem solved, case closed.

Apa Masalah dengan Panas?

Jika Anda mengikuti perkembangan teknologi semikonduktor, maka Anda akan tahu bahwa perkembangannya terhambat oleh adanya panas. Prosesor yang kita gunakan secara teoritis bisa berjalan cepat sekali. Tetapi gara-gara hadirnya panas, itu tidak bisa dilakukan. Jika pengolahan data terlalu cepat, terlalu banyak informasi yang diolah, maka prosesor akan semakin panas. Semakin panas, kemungkinan prosesor akan gagal berfungsi. Jadi panas menjadi penghambat utama. Segala upaya dipikirkan untuk menyingkirkan panas ini dari prosesor. Persaingan utama dalam bidang litbang dari perusahaan-perusahaan seperti Intel, AMD dan produsen lain dalam prosesor adalah bagaimana caranya mengatasi masalah ini.

Bagaimana cara membuat prosesor lebih cepat di masa mendatang? Sudah tentu panas ini menjadi kendala yang harus diselesaikan. Pertama-tama, solusi yang ditawarkan itu langsung, karena panas itu timbul dari hambatan arus listrik, maka jika dipergunakan bahan tanpa hambatan, yang dinamakan superkonduktor, maka masalah panas itu dipikirkan akan diatasi. Tidak ada hambatan, tidak ada panas. Dengan memproduksi chip CPU dari bahan superkonduktor, maka kecepatan bisa dinaikkan tanpa perlu menciptakan panas berlebihan.

Tetapi untuk yang punya intuisi dalam bidang fisik, akan tahu itu bukan solusi yang tepat. Sukar sekali menciptakan bahan superkonduktor yang bisa beroperasi dalam suhu kamar. Apalagi kalau prosesor dijalankan, akan menaikkan suhu yang bisa lebih dari suhu kamar. Kalau mau menciptakan prosesor yang beroperasi pada suhu rendah, itu sama saja dengan bikin kulkas untuk setiap komputer. Itu artinya memecahkan suatu masalah dengan menambah masalah baru yang lebih besar.

Dalam dunia sains, kita tahu bahwa pemahaman kita tentang alam dan objek di alam selalu tidak sempurna. Terkadang pemahaman kurang sempurna itu menciptakan masalah, dimana jika menggunakan sudut pandang lain, masalah itu jadi tidak lagi relevan. Paradigma satu selalu harus diganti dengan paradigma lain yang lebih tepat. Ini juga berlaku dalam dunia teknologi komputer, kenapa harus menggunakan paradigma komputer yang menciptakan banyak panas? Jika paradigma diubah, maka solusi suatu masalah bisa jadi jauh lebih gampang. Mencoba memecahkan masalah secara frontal sering membuat sistem yang ada semakin rumit.

Mari kita coba merubah paradigma. Misalnya kita perlu membuat pemanas air. Listrik kita alirkan ke elemen-elemen untuk menciptakan panas. Dan panas tersebut memang kita inginkan. Tetapi, prosesor itu mengolah informasi, panas bukan sesuatu yang diinginkan, tetapi efek samping. Sekarang bagaimana kita bisa merubah pertanyaan, dari "bagaimana cara mengatasi efek samping" ini, ke "bagaimana caranya pengolahan informasi perlu mengeluarkan efek samping berupa panas". Paradigm apa yang bisa digunakan?

Paradigma Baru: Cool Computing

Pada awalnya, proses kerja komputasi diusulkan oleh para pelopor seperti Von Newmann, Alan Turing, dan rekan-rekan mereka segenerasi. Dasar fondasi komputasi yang kita pakai saat ini diletakkan oleh mereka. Setelah itu, tidak ada banyak perubahan. Untuk mempercepat proses komputasi, yang berkembang adalah teknologi bahan yang digunakan, dan ukuran setiap komponen yang digunakan. Lalu ada beberapa versi yang saling bersaing, seperti versi RISC dari Macintosh, atau CISC seperti Intel. Tetapi semua masih dalam paradigma klasik Mesin Turing.

Paradigma baru diperlukan dalam komputasi, bukan hanya sekedar mengatasi efek panas dari proses komputasi yang ada. Tetapi lebih ke dalam lagi, yaitu menciptakan revolusi dalam proses komputasi itu sendiri, atau dengan kata lain menciptakan paradigma baru. Awal pemikirannya sebenarnya sudah dirintis sejak dulu. R. Landauer —yang menulis dalam jurnal riset IBM tahun 19611— melihat dari sudut yang sangat berbeda. Karena masalahnya panas, dia melihat dari segi hubungan panas dan informasi. Akhirnya dia melahirkan hubungan termodinamika dan informasi dalam bidang komputasi. Jika sebuah chip semikonduktor seperti operational-amplifier yang kerjanya itu membesarkan signal kecil ke signal besar mengeluarkan panas, kita bisa mengerti, karena chip itu berurusan dengan daya signal. Tetapi kenapa pengolahan informasi harus menghasilkan panas, padahal cuma pengalihan informasi saja? Misalnya, di memory dalam prosesor itu ada state 01010101. Dan kalau state tersebut diubah ke 10101010, ini hanyalah masalah pengubahan state saja. Kenapa pula harus mengeluarkan panas? Sudah tentu kalau kita membatasi pandangan kita pada cara pandang fisik rangkaian elektronik, bahwa harus ada arus listrik, dan harus ada tahanan, sehingga pasti ada panas terjadi. Namun pandangan semacam ini tidak akan membantu melihat paradigma baru.

Paradigma ini melihat dari segi Entropi, termasuk entropi informasi. Jika tidak ada informasi yang hilang, maka tidak akan terjadi panas. Informasi hilang itu menyebabkan panas lewat mekanisme proses elektris dalam chip tersebut.

Kemudian diusulkan, supaya tidak terjadi panas, maka jangan ada informasi hilang. Tapi bagaimana caranya untuk tidak menghilangkan informasi? Mari kita lihat dari rangkaian prosesor tradisional, pada dasarnya terdiri dari jutaan gate (gerbang logika) digital. Kita coba melihat dua jenis gerbang logika yang berbeda, yaitu gate NOT dan gate AND.

NOT, itu adalah gerbang logika pengubah status. Gerbang ini mempunyai satu input dan satu output, dan mengubah status TRUE ke status FALSE, atau sebaliknya. Informasi tidak akan hilang dalam gerbang NOT ini. Karena jika ditahui outputnya TRUE maka akan diketahui bahwa inputnya pasti FALSE. Nilai input bisa dilacak dari nilai output. Gerbang logika seperti ini dinamakan reversible logic gate.

Bagaimana dengan gerbang logika AND? Gerbang logika AND mempunyai satu output dan banyak input. Output hanya akan TRUE jika semua input TRUE. Artinya, jika ada salah satu dari input itu FALSE, maka outputpun akan menjadi FALSE. Kita coba lihat gerbang logika sederhana dengan dua input. JIka outputnya FALSE, apakah nilai inputnya? Kita tidak akan tahu dengan pasti, karena mungkin saja kedua input nilainya FALSE, atau salah satu diantaranya FALSE sedangkan yang lain TRUE. Artinya, gerbang logika AND itu menghilangkan informasi, karena nilai informasi input tidak dapat dilacak dari nilai output, dan dengan demikian mengeluarkan panas. Gerbang logika yang demikian dinamakan irreversible logic gate.

Secara ideal, jika informasi tidak hilang, maka tidak akan ada panas, dan jika tidak ada panas, maka kecepatan akan naik tak terhingga. Idealnya, kecepatan komputasi yang bisa dicapai itu tak terhingga (dalam prakteknya tentunya harus didiscount karena banyak faktor lain, tetapi bagaimanapun, kecepatan itu tetap sangat cepat relatif terhadap kecepatan komputer saat kini. Untuk mendapatkan kondisi seperti ini, rangkaian komputer harus dirancang dengan reversible logic gates. Pertanyaan kemudian adalah, komputer seperti apa yang kira-kira bisa merealisasikan sistem semacam itu? Ada beberapa yang diteliti, tetapi saat ini yang paling menjanjikan di masa depan adalah yang kita kenal dengan Komputer Quantum, yang pada saat ini masih dalam taraf pengembangan.

Bagaimana implikasinya jika ada komputer super cepat seperti itu tersedia dimana-mana? Kita sukar membayangkan. Seperti biasa, ada resikonya dan ada kesempatan yang bisa diraih. Resiko utama yang terlihat sekarang adalah, seluruh algoritma untuk keamanan dokumen (enkripsi) akan mudah sekali dibuka dengan komputer yang sangat cepat. Tidak ada lagi yang rahasia dan terkunci. Tentunya, pada waktunya nanti, akan muncul lagi cara enkripsi yang jauh lebih kompleks. Ketika kecepatan menjadi sangat tinggi, maka secara teknis, proses komputasi hampir tidak lagi tergantung waktu. Dimensi waktu tidak lagi menjadi faktor penting! Dan jika dimensi waktu tidak begitu penting lagi, maka proses itu tidak penting! karena proses itu selalu ada hubungan dengan waktu. Kalau proses tidak penting (dari segi pandang perancang), maka seluruh metodologi komputasi saat ini akan aus, karena metodologi itu tergantung proses. Kita akan membahas lebih jauh lagi soal ini dalam tulisan lain di situs ini.



  1. R. Landauer, "Irreversibility and heat generation in the computing process," IBM Journal of Research and Development, vol. 5, pp. 183-191, 1961.


Last Revised:Jan 06, 2006
Copyright © 2006 socineer.com
Lihat: Salin Ulang & Redistribusi