突破能效极限：英国初创公司Vaire Computing致力打造全球首款“可逆计算”芯片

在算力需求呈指数级增长的2025年，数据中心能耗与散热问题已成为制约人工智能与高性能计算发展的核心瓶颈。英国初创公司Vaire Computing今日宣布，其研发的全球首款“可逆计算”芯片“冰河”（Ice River）已进入实测阶段，通过重构芯片能量循环机制，实现计算能耗的重复利用，在相同任务下较传统芯片节能达30%。这一突破标志着计算技术从“能量消耗”向“能量循环”的范式转变。

能量循环：从理论到硬件的跨越

传统芯片依赖不可逆的逻辑运算，计算过程中原始数据被擦除时产生的能量以热能形式耗散，导致数据中心每年因散热消耗的水资源相当于填满20万个标准游泳池，电力成本占运营总支出的40%以上。而“冰河”芯片通过两大核心技术破解这一难题：

可逆逻辑架构：芯片支持“逆运算”，可在完成计算后完整恢复原始数据，避免信息擦除带来的能量损失。这一设计源于20世纪60年代提出的可逆计算理论，但此前仅停留于数学仿真阶段。Vaire团队将分子编程中的可逆键逻辑（RBL）应用于硅基芯片，使每个晶体管在运算时保留状态信息，形成能量闭环。

绝热电压调控：传统芯片通过电压瞬变（如0到1的脉冲跳变）表示数据，能量以热形式快速耗散。“冰河”芯片则采用“钟摆式”电压调节技术，使电位在电路中平缓循环，如同钟摆摆动般将部分能量回传至电源系统。集成于芯片内部的电源管理单元（PMU）可实时捕捉并再利用这些能量，形成“计算-回收-再计算”的循环链。

实测数据：30%能耗削减的产业价值

在模拟AI训练任务的测试中，“冰河”芯片在处理百亿参数级大模型时，单位算力能耗较英伟达H100 GPU降低28%，较最新Blackwell架构GPU降低22%。若应用于超大规模数据中心，单座百万服务器设施年节电量可达12亿千瓦时，相当于减少80万吨二氧化碳排放。

“这不仅是技术突破，更是计算产业的能源革命。”Vaire Computing首席执行官Rodolfo Rosini指出，“当全球AI算力需求每百天翻一倍时，‘冰河’芯片提供的能量循环能力将成为维持技术可持续发展的关键。”

技术溯源：从学术到产业的十年深耕

Vaire Computing的研发可追溯至2021年剑桥大学可逆计算实验室的成立。首席技术官Hannah Earley将分子生物学中的状态保持机制引入芯片设计，其2023年发表于《自然·电子》的论文首次验证了硅基可逆逻辑的物理可行性。2024年，公司获得Ginkgo Bioworks创始人Tom Knight等投资者的450万美元种子轮融资，加速技术落地。

“传统芯片的能量利用效率不足5%，而‘冰河’芯片通过可逆与绝热计算的协同，将这一数值提升至35%以上。”麻省理工学院量子计算中心主任在评价中指出，“这相当于为每个数据中心配备了一座微型核电站的能量回收系统。”

产业影响：重构AI基础设施的竞争格局

据IDC预测，全球AI算力市场将在2029年突破万亿美元规模，但能耗问题正成为技术扩张的“阿喀琉斯之踵”。Vaire Computing计划在2026年前推出商用版芯片，首批客户涵盖云计算巨头与AI实验室。

“当行业还在通过液冷技术‘被动散热’时，Vaire已经从‘能量产生’的源头解决问题。”某超大规模数据中心运营商技术总监表示，“如果‘冰河’芯片的实测数据得以验证，它将重新定义芯片的性能评估标准——从每瓦算力转向每焦耳循环利用率。”

目前，Vaire Computing正与欧洲核子研究中心（CERN）合作，探索将可逆计算技术应用于量子芯片开发。随着全球首座“零能耗数据中心”试点项目的启动，这场由英国初创公司引领的能源革命，或将重塑人类与计算能量的关系。