C'est quoi le plus lourd, un iPhone de 128 Go rempli ou un iPhone de 128 Go vide ?
La question peut sembler idiote, mais elle ne l'est pas totalement : dans un périphérique qui emploie de la mémoire flash (une clé USB, un iPhone, un Mac avec un SSD, etc.), est-ce que l'utilisation de la mémoire peut modifier le poids de l'appareil ? La réponse est « Oui », mais évidemment de façon extrêmement faible… et avec un fonctionnement qui n'est pas nécessairement celui qui semble le plus logique au premier abord.
Le poids des électrons
Cet article de Science Focus explique les bases : une mémoire flash de type NAND va littéralement charger en électron une partie d'un transistor pour enregistrer un 0 binaire, et décharger la grille flottante pour enregistrer un 1 binaire. D'un point de vue pratique, ce fonctionnement implique une chose : un 0 pèse plus lourd qu'un 1.
Maintenant, deux questions se posent. Premièrement, le poids d'un électron. La réponse est connue : 0,00000000000000000000000000091 gramme, ce qui est… faible. Deuxièmement, le nombre d'électrons dans une puce de mémoire flash. Cette thèse de 2011 donne une valeur comprise entre 100 et 1 000 électrons pour une puce gravée en 60 nm. Les valeurs sont probablement nettement plus faibles pour les puces de mémoire flash modernes (gravées avec des procédés du même ordre que les CPU) comme le montre le graphique, nous sommes donc partis sur une valeur de 500 électrons pour un bit à 0.
Mise à jour : nous avons corrigé une erreur dans l'explication.
En prenant une estimation moyenne1, c'est-à-dire en considérant qu'il y a autant de 0 que de 1 dans le code, un iPhone de 128 Go contient donc environ 256 000 000 000 000 d'électrons (256 billions en français). Ça peut sembler beaucoup, mais ça ne représente que 0,00000000000023296 gramme, ou 0,23296 picogramme. En partant sur une estimation de 8 Go pour l'espace pris par iOS (la valeur n'est pas exacte mais l'ordre de grandeur est le bon), les données pèsent 0,00000000000001456 gramme sur un iPhone de 128 Go en sortie d'usine, soit 0,01456 picogramme. Il faut ensuite ajouter environ 480 000 000 000 000 d'électrons pour les bits placés à zéro (soit 0,0000000000004368 gramme ou 0,4368 picogramme). Le total pèse donc 0,45136 picogramme.
La différence de poids est donc de 0,2184 picogramme, ou 218 femtogrammes. Il s'agit bien d'un ordre de grandeur : dans la réalité, le nombre de 1 n'est pas identique au nombre de 0 et le nombre d'électrons capturés dans la grille flottante varie un peu.
La réponse à la question du titre est donc que l'iPhone de 128 Go (presque) vide pèse environ 200 femtogrammes de plus que la version remplie, soit une valeur que l'on peut considérer comme négligeable.
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Dans la réalité, le nombre de 0 et de 1 varie en fonction des données. ↩︎
Merci 😝🤓
Vous avez réussi à rendre un truc pénible en quelque chose de vraiment intéressant ! Merci pour cela ! 😊
Exactement ça ! 😂
Merci pour la vulgarisation qui captive sans lasser.
@andmag
+1
Merci pour l’article 😙
Je vais supprimer ma bibliothèque musicale pour soulager mon poignet.
@Madalvée
A mon avis y a autre chose qui pourrait soulager votre poignet 🧏♂️
@pariscanal
😂🤣
@pariscanal
C’est d’une finesse 🤭😅!!
@cecile_aelita
😇
@cecile_aelita
Ne connaissant aucune de ces personnes, c’est difficile à dire (je sors)…
Merci à Pierre pour cet article
@nik75011
Moi non plus 🤭
@pariscanal
Ah, non.
À froid, on risque la foulure, ou la déchirure du frein.
😇
La langues des signes ? 🧏♂️
ps : si j'arrête, je deviens entendant ? 😅
@stefhan
C’est Le picto : sourd 😅
@pariscanal
Je sais, je le suis 😉
@stefhan
🙏 ok ! Je n ai jamais bien compris cette expression par ailleurs ….. « ça rend sourd «
@pariscanal
Et question ultime pour finir de se creuser la caboche… est ce que c’est la personne qui le fait ou celle qui le subit qui devient sourde 🤭… c’est pas forcément la même personne 😅.
(Je n’en reviens pas d’avoir ce genre de conversation sur un forum de tech lol😅)
@cecile_aelita
Dans les deux cas , je deviendrais sacrément sourd !
@pariscanal
lol
@cecile_aelita
Paraît qu’il y a des humains aussi 😁
Je ne savais pas que c’était valable pour « se creuser la caboche ». C’est pourtant une expression que j’utilise… oh wait ! 😅
@Madalvée
Bah non c’est le contraire
@Madalvée
Tu as lu l’article à l’envers ?
C'est pas bien grave! A l'endroit ou à l'envers, la théorie développée dans l'article est tout aussi loufoque. 🫤
@r e m y
C’est pas faux non plus…
Je me disais aussi que je trouvais mon iPhone plus lourd ces temps-ci.
200 femtogrammes de plus, c'est 200 femtogrammes de trop. Avec les briques que sont devenus les iPhone blablabla
L'écriture demande de l'énergie.
L'énergie c'est de la masse.
Donc, oui.
@BLM
En effet : E = mc²
C'est notamment utilisé dans les bombes atomiques où une partie de la matière "disparaît" sous forme d'énergie
Pas la peine de chercher si loin! Cogne-toi dans une porte, tu verras que plus tu arrives vite plus le choc est important... 😌
@r e m y
C’est pas la même formule dans ce cas !
C’est celle avec la demie masse par la vitesse au carré
Ça se discute. Ça dépend où on prend les électrons.
Si on les prend dans la batterie, c’est kif-kif.
Si on les prend ailleurs, ça suppose que le téléphone a un excès d’électrons. Il est donc chargé négativement.
Il faut alors vérifier que cette charge négative ne va pas attirer des poussières dans l’air pour se neutraliser.
Auquel cas, le téléphone vide qui a un excès d’électrons pourrait être encore plus lourd que le calcul fait dans l’article …
@hugome
Tout à fait. Un téléphone qui prend une photo ou télécharge un programme ne change pas de charge électrique. Et à ma connaissance, il n’attrape pas non plus de protons à stocker ailleurs pour compenser (et s’il le faisait, les calculs deviendraient complètement faux, puisque la masse du proton…).
Ah, je croyais que les germes 🦠 qu'on applique avec nos doigts dessus, ont fait alourdir le smartphone.
Les deux mon capitaine : 128Go, c’est toujours pas assez 🫢
Moi je pense que l’éléphant est plus fort que l’hippopotame
@Furious Angel
😂
L'hippopotame c'est quand même très très fort !
@geooooooooffrey
J'en suis certaine : j'ai lu un livre là-dessus y a pas longtemps, et les mecs expliquaient qu'en fait, c'est parce que toute leur force est concentrée dans la trompe. 😅
Un débat qui aurait du être tenu dans Big Bang Theory !!!
@melaure
Team Penny qui va rien piger 😂
😂
A lire en pleine conscience dans la nuit. Merci
A noter qu’une batterie chargée ou vide pèse le même poids 😀
C’est le talent d’une rédaction.
Rendre l’inutile, indispensable. Bravo 👏🏽
@narugi
Ça, c'est plutôt l'expertise en marketing.
Pour le sujet de l'article, je dirais plutôt : "attirer la curiosité sur un sujet qu'on croit sans intérêt"
Il me semblait que, contrairement à ce que voudrait la logique: une cellule vide c’est 1. Et l’écriture permet de la laisser à 1 ou de la remplir d’électrons pour y mettre un 0. (l’opération de trim vidant tous les élections, et remet la cellule à 1)
Si c‘est bien cela (merci de confirmer), une mémoire NAND Flash vide, est plus légère qu‘une mémoire pleine ! (Car une mémoire vide ne contient pas d’électrons! Et tous les octets sont à 0xFF soit 0b11111111…)
@fendtc
"Il me semblait que, contrairement à ce que voudrait la logique: une cellule vide c’est 1. Et l’écriture permet de la laisser à 1 ou de la remplir d’électrons pour y mettre un 0."
La question de l’équivalence entre unité d’information et masse est un drôle de serpent de mer qui hante les réseaux depuis au moins deux décennies. Pas étonnant, dès lors, qu’elle refasse surface ici.
La valeur quantitative et les explications extrêmement approximatives fournies par le Dr. Bentley sur BBC Science focus proviennent d’un article assez rudimentaire du prof. J.D. Kubiatowicz dans le NYT en 2011.
David Zaslavsky a refait et précisé le calcul, obtenant un équivalent masse de 2⋅10^−24 kg. (Il avait auparavant effectué le calcul pour le changement de moment de dipôle magnétique, p.ex. sur disque dur classique).
La question a été examinée de manière rigoureuse par Laszlo Kish (qui y a consacré une série d’articles) et Claes Granqvist dans Proceedings of the IEEE. Leur résultat pour la différence minimum de masse par bit d’information, uniquement sur mémoire MOSFET, et dans le sens 0→1, est de mɟ ≈ 3.4⋅10^−36 kg à température ambiante. Ils précisent : « Coincidentally, the absolute value of the mass in Eq. (15) is very similar to that of a communicated quantum bit at the chosen conditions. However, the mass in Eq. (15) is negative if one defines the erased memory element to be a MOSFET with charged gate! »
https://arxiv.org/pdf/1309.7889.pdf
Point important : le minuscule changement de signe de la masse — s’il y en a — opère en fonction de la technique de cellule utilisée, ainsi que de la direction conventionnelle d’allocation de valeur stockée.
Plus généralement, Kish et Granqvist rappellent que l’observation (théorique) d’un changement de masse en fonction d’un bit flip dépend absolument du cadre de référence choisi. Ils insistent sur le fait que la masse effective de l’électron, dont il est fait grand cas dans certaines tentatives de vulgarisation, n’a strictement aucun rôle à jouer dans la détermination de la différence de masse calculée.
Mais toute cette question n’aurait pas plus d’intérêt que le monstre du Loch Ness si elle ne nous amenait à nous poser une question absolument fondamentale : c’est quoi, une masse, dans un monde dont nous savons que la seule représentation correcte à ce jour est quantique ? »
Frank Wilczek, l’un des physiciens les plus perspicaces de notre temps, nous l’explique ici, pratiquement sans recours aux maths, et de façon assez visuelle :
https://physics.mit.edu/wp-content/uploads/2021/01/physicsatmit_03_wilczek_originofmass.pdf
Si toute cette charade n’aurait servi qu’à vous faire parcourir les explications de Wilczek, vous n’aurez pas gâché votre temps.
Autres sources citées :
https://www.ellipsix.net/blog/2009/04/how-much-does-data-weigh.html
https://www.ellipsix.net/blog/2011/11/how-much-does-data-weigh-in-flash-memory.html
L. Herrera a ensuite montré la dépendance fondamentale au cadre de référence énergétique dans l’estimation de la masse gravitationnelle du couple charge-information :
https://www.researchgate.net/profile/L-Herrera/publication/260922976_The_mass_of_a_bit_of_information_and_the_Brillouin%27s_principle/links/0a85e532aba45438ff000000/The-mass-of-a-bit-of-information-and-the-Brillouins-principle.pdf?origin=publication_detail
@occam
Merci pour cette réponse „un peu plus exhaustive!!!“
Ça m‘a rappelé mes années en classe prépa!!! Je détestais les équations de Maxwell! Après 25ans, je ne serai plus faire les calculs 🤯🥶😜
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