Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

julio 02, 2013

Los posibles ordenadores del mañana

Es habitual imaginar lo que podrían hacer los ordenadores del mañana, pero sus capacidades dependerán de la forma que asuman esos ordenadores. Y serán muy distintos de los de hoy.

El primer ordenador cuántico comercial
(Foto de D-Wave Systems, Inc.) 
Imagine un ordenador de sobremesa cuyo procesador estuviera formado por células vivientes, que antes que electricidad requiriera nutrientes, o por moléculas de ADN, el transmisor de la información genética de los seres vivos, o que funcionara a nivel cuántico, en el espacio subatómico donde ocurren cosas que desafían nuestro sentido común (y que, hay que recordarlo, no ocurren a nivel macroscópico).
Ésas son algunas de las posibilidades que se plantean quienes están trabajando para desarrollar los ordenadores del mañana. No de un futuro vagamente lejano, sino razonablemente cercano e inmediato.

Un ordenador es un dispositivo capaz de compartir y almacenar datos, y realizar con ellos operaciones lógicas, correlacionarlos, interpretarlos o procesarlos de alguna otra forma. A eso se reduce cuanto hacen nuestros ordenadores, sea enviar correos electrónicos o reproducir música, procesar fotos o crear textos. Cada acción de un ordenador está programada, paso a paso, para llegar al resultado que observamos sin exigirnos casi ningún esfuerzo a nosotros.

Aunque los ordenadores tienen su origen conceptual en las máquinas que diseñó Charles Babbage y los primeros programas para ellas que diseñó Ada Lovelace, el concepto actual del ordenador surgió en 1946 con ENIAC, una máquina electrónica diseñada para calcular trayectorias balísticas para el ejército estadounidense, lo que en la Segunda Guerra Mundial hacían a mano grupos de mujeres llamadas, precisamente, “computadoras”.

Lo que siguió fue, principalmente, un proceso de miniaturización de los ordenadores y sus componentes, en un momento dado impulsada por la carrera espacial entre EE.UU. y la URSS. De los tubos de vacío para manejar corrientes eléctricas se pasó a los transistores y luego a los microcircuitos integrados de semiconductores, cada vez más pequeños, cada vez más rápidos y cada vez más potentes.

Un smartphone o teléfono inteligente de hoy en día tiene una potencia increíblemente superior a ENIAC. El primer ordenador podía realizar 5.000 instrucciones por segundo, mientras que el aparato que probablemente tiene en el bolsillo puede realizar 5 mil millones de instrucciones por segundo. Y en cuanto a almacenamiento, el primer disco duro que hizo IBM, de 5 megas, pesaba más de una tonelada. Hoy es fácil tener 64 gigabytes (64 mil megabytes) en una tarjeta SD de apenas dos gramos de peso.

Sin embargo, hay un límite a la miniaturización física de los componentes de un ordenador. En 2008, Gilles Thomas, director de investigación de una de las más importantes firmas productoras de semiconductores, calculaba que alrededor de 2023 llegaríamos a un punto en el que ya no será económicamente rentable hacer más pequeños los componentes de un microcircuito.

La forma que adoptará el futuro

Un entretenimiento común es imaginar qué podrán hacer los ordenadores del futuro... y la imaginación es el único límite. Pero todas las especulaciones parten de que vamos a tener máquinas capaces de funcionar a mucha mayor capacidad, con mucho mayor almacenamiento de datos. El problema es cómo conseguirlo.

Quizá las moléculas vivientes, como el ADN, puedan ser las sucesoras del ordenador electrónico que ha dominado nuestra vida desde la década de 1970. Ya en 2003, el científico israelí Ehud Shapiro consiguió crear un “ordenador” biomolecular en el que moléculas de ADN y enzimas que hacen que el ADN produzca determinadas proteínas podrían resolver problemas como la identificación de ciertos tumores en sus etapas más tempranas. Un ordenador que utilizara cadenas de ADN para realizar las operaciones de proceso de datos podría ser, en teoría, miles de veces más poderoso y rápido que los mejores procesadores electrónicos de hoy en día, al menos en ciertos tipos de procesos.

En el terreno de los posibles ordenadores biológicos, también se trabaja en uno formado por neuronas, es decir, las células del sistema nervioso de los animales. En 1999 se desarrolló el primero, formado por una serie de neuronas procedentes de sanguijuelas, donde cada neurona representaba un número y las operaciones se realizaban conectando a las neuronas entre sí. Uno de los atractivos de los ordenadores de neuronas es, según Bill Ditto, creador de este sistema pionero, que hipotéticamente pueden alcanzar soluciones sin tener todos los datos, a diferencia de los ordenadores electrónicos. Al poder realizar sus propias conexiones, en cierto modo estas neuronas podrían “pensar” de modo análogo, a grandes rasgos, a como pensamos nosotros cuando tratamos de resolver un problema sin datos suficientes.

Pero el área de trabajo más intenso como alternativa al ordenador electrónico es la informática cuántica, que trabaja a niveles subatómicos.

En el mundo a nuestra escala, los ordenadores trabajan con un lenguaje binario, es decir, que cada elemento de su lógica o “bit” sólo puede tener uno de dos valores: 1 o 0. Las operaciones de proceso de datos van transformando cada bit hasta que llega a un valor final que es la solución del problema.

Pero en un ordenador cuántico no tenemos bits sino qbits (bits cuánticos), que debido a las propiedades de las partículas elementales que describe la mecánica cuántica, pueden tener un valor de 0, de 1 o de una“superposición” de esos dos valores, es decir, ambos a la vez. Pero si tomamos un par de qbits, pueden estar cualquier superposición de cuatro estados. Así, la cantidad de qbits para representar la información en un ordenador cuántico es mucho menor que la cantidad de bits en uno electrónico y la cantidad de procesos que puede realizar es mucho mayor y a mayor velocidad, explorando diversas opciones para cada problema.

Los primeros ordenadores cuánticos comerciales han sido ya adquiridos por una empresa aeroespacial y por el gigante de las búsquedas en Internet, Google. La decisión se tomó después de constatar que el ordenador cuántico resolvía en medio segundo un problema que le tomaba media hora a uno de los más poderosos ordenadores industriales existentes.

Por más que nos pueda asombrar cuánto ha avanzado la informática desde sus inicios en 1946, es posible que apenas estemos por salir de la infancia de los ordenadores. Y el futuro será todo, menos predecible.

La “ley” de Moore

En 1965, Gordon Moore, uno de los fundadores de Intel, observó que el número de transistores en un circuito integrado, y por tanto aproximadamente el poder de cómputo, se duplicaba más o menos cada dos años. Sin ser una ley, esta aguda observación se ha mantenido válida durante 48 años, pero los expertos de la industria calculan que esta velocidad empezará a disminuir en poco tiempo.

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