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  • Octubre 2017Nº 493

Física

Hacia la computación de energía cero

Un experimento ha demostrado la posibilidad de construir un dispositivo de cálculo que funcione con una cantidad de energía arbitrariamente pequeña.

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¿Ha notado que la batería de su teléfono móvil cada vez dura menos? El fenómeno ha ido a la par que el aumento de las prestaciones de estos dispositivos. De simples terminales telefónicos han pasado a convertirse en verdaderos centros multimedia con funciones muy variadas: se conectan a Internet, toman fotografías y vídeos, sirven como reproductores de sonido e imágenes o incluso controlan nuestro estado de salud y nos ofrecen prestaciones deportivas.

Este espectacular aumento de funciones ha sido posible gracias al desarrollo tecnológico de las últimas décadas, el cual nos ha provisto de microprocesadores cada vez más complejos y veloces. Los microprocesadores constituyen el corazón de todo dispositivo electrónico. Contienen un enorme número de transistores (actualmente, más de mil millones por dispositivo), cada uno de los cuales usa una pequeña cantidad de energía. Hoy por hoy, los transistores más eficientes consumen unos 10–15 julios por operación, donde un julio equivale a la energía necesaria para elevar una manzana a un metro del suelo. Cuanto mayor sea el número de transistores, mayor será la capacidad de cálculo, pero también el consumo de los dispositivos. A ello se debe que las baterías duren cada vez menos.

Los diseñadores y fabricantes de microprocesadores se encuentran hoy ante la difícil tarea de aumentar la potencia de cálculo (lo que implica elevar el número y la velocidad de los transistores) sin incrementar en exceso el consumo de energía. La situación es grave hasta el punto de que, según el informe Rebooting the IT revolution: A call to action, presentado en 2015 por la Asociación Industrial de Semiconductores y la Corporación de Investigación en Semiconductores, si esta tendencia continuase, en 2040 la demanda de energía debida al uso de ordenadores superaría la producción mundial de electricidad.

En los últimos cuarenta años se han conseguido importantes logros con miras a reducir el consumo energético de los transistores. Sin embargo, parece que, por una serie de problemas tanto técnicos como económicos, esa senda no será transitable durante mucho más tiempo. Si deseamos evitar una paralización en el crecimiento del sector, tendremos que encontrar nuevos modos de construir ordenadores que resulten más eficientes desde el punto de vista energético.

¿Cómo alcanzar ese objetivo? ¿Hasta dónde podremos reducir el consumo energético de un microprocesador? ¿Imponen las leyes fundamentales de la física algún límite al consumo mínimo de un dispositivo de cálculo? ¿O cabe imaginar un ordenador que funcione con una cantidad de energía arbitrariamente pequeña?

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