Por Matthew Knight y Nick Glass
(CNN) — Deslizamos los dedos, tocamos, desplazamos y hacemos
clic, pero raramente nos detenemos a pensar qué pasa en el laberinto
de electrónicos debajo de nuestros dedos.
Pero la próxima vez que te maravilles por el
hardware computacional
en tus manos tómate un tiempo y piensa en los pequeños transistores,
en los chips de nuestra computadora. Sin ellos todos los dispositivos
modernos no funcionarían.
“Creo que los transistores realmente son
los héroes anónimos de la era de la información”, dice Kaizad Mistry,
vicepresidente del fabricante líder de chips del mundo, Intel. “Estos
pequeños interruptores… estas son las cosas (de las que dependen)
nuestras computadoras, servidores,
smartphones y
laptops”.
Desde que Intel presentó el primer microprocesador personal en 1971,
todos los fabricantes de chips se han esforzado por aumentar las
velocidades de procesadores al meter más y más transistores; los
pequeños interruptores que controlan las señales eléctricas, en
superficies no mayores al tamaño de una uña.
El chip 4004, uno de los principales de Intel, contenía 2.300
transistores, y cada uno medía algunos micrómetros (una millonésima
parte de un metro). Hoy en día, los chips de silicio más avanzados
contienen miles de millones de interruptores de tamaño nanométrico que
controlan el flujo de corrientes eléctricas.
Al medir una millonésima parte de un metro de diámetro, los objetos a nanoescala son casi imposibles de imaginar.
Imagina que una canica mide solo un nanómetro de diámetro en
comparación, dice la Iniciativa Nacional de Nanotecnología del gobierno
estadounidense. Si fuera así, entonces un metro equivaldría al diámetro
de la Tierra.
“Los nanodispositivos son importantes debido a que nuestras
sociedades se han vuelto locas con la información”, dice el profesor
Peter J. Bentley de la Universidad College London en Inglaterra y autor
de
Digitized: The science of computers and how it shapes our world (
Digitalizado: la ciencia de las computadoras y cómo forma nuestro mundo).
“La cantidad de datos producidos y consumidos cada día alcanza
niveles inimaginables, y aumenta todos los días. Pero esos datos tienen
que almacenarse en algún lugar, y ser procesados por algo”, dijo Bentley
a CNN en un correo electrónico.
“Así que básicamente, los hacemos más pequeños para que puedan
almacenar y procesar más información en el mismo tamaño (pequeño) por
aproximadamente el mismo costo de energía… o tendremos que comenzar a
racionar el uso de datos por persona porque la energía computacional
necesaria eventualmente utilizará más energía de o que el planeta puede
soportar”, añadió.
En una apuesta por mantener el ritmo con la Ley de Moore; la
afirmación del fundador de Intel, Gordon E. Moore de que el número de
transistores de un chip debería duplicarse aproximadamente cada dos
años, Intel desarrolló nuevos transistores 3D o Tri-Gate, y cada uno
mide 22 nanómetros de diámetro.
“Durante los últimos 40 a 50 años, los transistores que hemos hecho
condujeron la electricidad a lo largo de una superficie plana de una
placa de silicio. Un transistor 3D es un nuevo concepto, una nueva
arquitectura para fabricar transistores diminutos… es solo
fundamentalmente un mejor interruptor”, dice Mistry.
“Lo que hemos hecho es crear estos pilares o aletas en la superficie
de la placa y ahora la corriente puede fluir en estos tres lados de esa
aleta para que con cualquier paso puedas tener una mayor conducción de
corriente”.
El chip Ivy Bridge de Intel contiene una impresionante cantidad de
1,400 millones de transistores que se encienden y apagan más de 100,000
millones de veces en un segundo, procesan 4,000 veces más rápido y
utilizan 5,000 veces menos energía que el microchip 4004.
“Los transistores Tri-Gate son un rediseño muy agradable del
transistor tradicional plano que está dentro de los chips”, dice
Bentley.
“Uno de los problemas clave de estar al día (con la Ley de Moore) es
la disipación de calor. Los chips tradicionales se calientan demasiado.
El transistor Tri-Gate ciertamente ayudará en ese aspecto ya que puede
operar en voltajes más bajos”.
Actualmente se desarrollan transistores más pequeños de 14
nanómetros, e Intel planea una fecha de lanzamiento en 2014. Pero no
pasará mucho tiempo antes de que los fabricantes de chips para
computadora tengan que pensar en unos incluso más pequeños.
“Solo tenemos que llegar a los límites ahora”, dice Bentley. “Ya
somos tan pequeños que el túnel cuántico (donde los electrones
mágicamente pasan a través de objetos sólidos debido a los efectos
cuánticos) pueden causar problemas reales en el diseño de chips. Al
fabricarlos más pequeños, los efectos cuánticos detendrán absolutamente
el funcionamiento de los transistores”.
Nuestra única opción es aprender a cómo perfeccionar la ciencia de la computación cuántica, dice.
Las computadoras cuánticas funcionan en una forma diferente de las
computadoras convencionales, al manipular objetos como electrones y
fotones para que realicen tareas de procesamiento.
En lugar de utilizar transistores para encender y apagar los ceros y
unos en dígitos binarios (bits) de información, las computadoras
cuánticas trabajan con bits cuánticos (qubits) que pueden representar
todo tipo de combinaciones con ceros y unos simultáneamente.
“En teoría, (las computadoras cuánticas) podrán resolver problemas
difíciles al encontrar una solución elusiva de miles de millones porque
de alguna manera analizan todas las soluciones al mismo tiempo”, dice
Bentley.
En mayo, Google y la NASA anunciaron que se aliaban para compartir
una de las primeras computadoras cuánticas comerciales del mundo.
La máquina fabricada por D-Wave Systems de Canadá se instalará en el
nuevo Laboratorio Cuántico de Inteligencia Artificial en el Centro de
Investigación Ames de la NASA en California, Estados Unidos.
Se espera que procesar cantidades enormes de datos lleve a avances en
el clima y modelos económicos así como la mejora del entendimiento de
la genética humana. Pero eso todavía está a un largo camino, dice
Bentley.
“En práctica, están destinadas a haber muchas limitaciones, así que
tenemos que pasar las próximas cinco décadas perfeccionando esta
tecnología radicalmente nueva antes de que realmente sepamos cuán lejos
podemos impulsarla”.
