電子書籍の重さ

電子書籍の重さ
紙の書籍の重さだったら例えば100冊の本だったら10kg以上
するかもしれないですが、一方でキンドルに１００冊の本を
ダウンロードしたとします。
そのときキンドルの重さは何か変化がありますか？

No.1 回答者： Hamazon_com 回答日時： 2010/05/05 19:00

面白い質問ですね！（本気で面白いと思いました）

例えばキンドルだとメモリ方式ですから、メモリの素子、コンデンサのようなものですが、このコンデンサ状の素子が一定の電圧を保持することで、質量に変化があるかと聞かれると、理論上は「ある」と思われます。電子の数が増えますからね。

もちろん、その重さの変化は極々小さく、ハカリで量れるようなレベルではありません。

これで答えになっているでしょうか。

No.2 回答者： toku4de-su 回答日時： 2010/05/05 19:57

ご存知の上での質問とは思いますが、電子書籍やPCのデータの処理に言及して回答にしたいと思います。

不完全な回答になっていますが、他回答者様の助けになればと思い掲載いたします。削除しないでね。

電子書籍や、PCなどは0と1の2値を用いて情報を表します。これは、半導体と呼ばれる部品が一定の電気量を保持できる原理を応用しています。実際には厳密に0と1というわけではなく、0～0.3mvは”0”、0.6～1mvは”1”と処理しています（数値、単位は忘れてしまったので違いますがこんな感じです。）

という原理ですので、これを踏まえて簡単に説明すると、仮にAを表すのを01、Bを表すのを10、Cを表すのを11とします。

そして、元の何も入ってない状態を

000000

とします。このとき、ABCをダウンロードすると

011011

と変わります。これにより、常にABCは表示されます。さらに、仮にデータを一度消去してBBCをダウンロードすると。

101011

と変わります。イメージわきますかね？この例の場合では初期値として0000を保持しているので、”1”が増えた分の電子量を計算して（平均とかで計算するしかないと思います）9.1093826×10－31キログラムをかければいいと思います。


しかし、この例でもわかるように文字数が多い＝”1”が多いという事にはなりません。さらに調べてみると、キンドルはPDFリーダーのようですね。PDFは、上のような例とは違い文字を始点とベクトルの情報で蓄積しています。要は、絵として処理しているのです。すなわち、一概にどのような文字が”1”が多いか分かりません。当然、キンドルはハンディなので圧縮しているので、圧縮方式がわからなくては、計算できません。私に分かるのはここまででした。無念。

http://ja.wikipedia.org/wiki/Portable_Document_F …
↑PDFの説明です。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90
↑電子の重さはこれより
9.1093826×10－31キログラム
として計算すればよいと思います。

http://www9.plala.or.jp/sgwr-t/c_sub/ascii.html
↑いちおASCIIコードです
ASCIIコードは基本的な文字の16進数での割り当ての世界基準です。テキストデータを扱うだけであれば、この表を見て一度2進数に変換して”1”の個数を数えて電子量の平均を計算し重さとかければいいと思います。16進数の1は0001、2は0010、3は0011・・・Fは1111です。しかし、質問がキンドルなのでこのようにはいきません・・・。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%A9% …

No.3 回答者： dahho 回答日時： 2010/05/05 20:06

フラッシュメモリーは結局コンデンサーのようなものなので、絶縁体を挟んでプラスとマイナスの電荷が同じ量だけ蓄積されていると思います。

溜まった電子と同じ量だけ、絶縁体の反対側では電子が減っているので、質量はデータ量に依存しないと思います。

No.4 回答者： toku4de-su 回答日時： 2010/05/06 11:05

No.2です。

補足します。電子書籍で用いられている、フラッシュメモリ（半導体メモリ）の動作原理です。

http://www3.fed.or.jp/pub/review/FEDreviewV2N9E1 …

の7ページに、書き込みの原理が書かれています。
-------------------
注入されたものは、放っておくと逃げちゃいますから、逃げないようにその回りを、ある程度厚い絶縁膜で覆う必要がある。この厚い絶縁膜を介して注入するために、酸化膜のバリアを越えるだけの高いエネルギーをもった電子を注入させなきゃいけない。このタイプの場合は、書き込み時に電流が必要になって、プログラム電流というのは、大体、1 メモリセル当たり300μA ぐらい必要になります。
-------------------
とあります。これからも、不揮発性半導体メモリには電子の注入が必要だという事が分かります。調べてませんが、揮発性半導体メモリ（PCのメインメモリ等）は、電子の注入は不必要だと思います。その代わり、電源落とすと情報は失われます。


考えたのですが、大まかな計算でよいのであれば、ダウンロードした容量から計算できると思います。例えば100MBの容量の書籍をダウンロードしたのであれば、1MBを1028Bとして1MB=1028＊8＝8224bitなので、

100MB＝822400bit

これを大雑把に2で割れば”1”のだいたいの個数になるのではないでしょうか。多分、”1”と”0”の出現比率は正規分布になっていると思われます。

あとは、一つの”1”の保持にどれくらいの電子の注入が必要なのかわかればよいのですが・・・。そこまでは、分かりませんでした。

余談ですが、当然無理やりゲートを飛び越えさせている状態で情報を保持しているので、常に電子は元に戻ろうとします。故情報の保持期限は有限です。これは、私も調べてみて初めて知りました。10年～数十年くらいらしいです。

No.5 回答者： SortaNerd 回答日時： 2010/05/06 19:38

No2,4さんの回答に追加する形になります。

http://www.realize-se.co.jp/items/bt/152/5/index …
によれば電子の個数は「約1万個」だそうです。
ただし、このデータがいつのものか分かりません。
「現在， 試作段階ないしは製造段階にあるフラッシュメモリは0.4μm～0.25μmの加工技術を用いて形成され」ているそうですが、現在は25nmのプロセス(加工技術)のものが出始めています。
http://japan.zdnet.com/news/hardware/story/0,200 …
プロセスが縮小すれば当然電子の個数も減ります。とりあえず単純計算で、プロセスが1/10になって電子の個数は1/100としておきます。
なお現在の主流は1つの記憶セルに2ビットを記録するMLC(マルチレベルセル)というものです。

本のデータ量について、No2,4さんはMBとKBを間違っているようで、1KBが一般的に1024バイトです。
1028というのはエラー訂正も入れてのことでしょうか。よく知らないので考えないことにします。
本1冊のデータ量は、キンドル2が2GBで2000冊の本が入ると言っているので1冊1MBと考えます。
手近にあったハリーポッターを見ると1ページに40行、1行に65文字ほど書かれていますので、1ページ当たり2600バイトとなり、1MBは403ページに相当します。
pdf形式なので直接テキストデータが書かれているわけではないかもしれませんが、データ量としてはそう変わるものではないでしょう。というわけで1冊1MBというのは妥当な値です。

これを100冊ですから、
1[MB/冊]×100[冊]=100[MB]
100[MB]=1.05億[バイト]=8.39億[ビット]
1セルあたり2ビットなので、
8.39億[ビット]÷2[ビット/セル]=4.2億[セル]。
平均してその半分に電荷が溜まっているとして、セルに溜まった電荷は
4.2億[セル]/2=2.1億[セル]分。
1セルあたり電子100個として、
2.1億[セル]×100[電子/セル]=210億[電子]
電子1個は9.1093826E-31kgなので、
210億[電子]×9.1093826E-31[kg/電子]=1.91E-22[kg]
の質量増加と計算できます。
これは0.000000000000000000000191kgであり、191ゼプトグラムです。

以下余談ですが、その他のメモリについて。
PCのメインメモリはDRAMですが、これはフラッシュメモリと同様電荷を溜めることで情報を記録していますので、質量増加があるはずです。
また、CPUのキャッシュメモリやゲームソフトのバッテリバックアップに使われるSRAMは、電荷を溜めていることはいるのですが、0でも1でも溜める場所が違うだけで同じ量の電荷を溜めているため、記憶内容による質量の違いはありません。

No.6 回答者： toku4de-su 回答日時： 2010/05/08 11:17

No.2,No.4です。

No.5様ご指摘ありがとうございました。
KBと、MBを間違えてしまい、申し訳ありません。
また、1028は、単純に覚え違いでした。1024ですね。