Computadoras del futuro, ¿Qué podrán hacer?

El futuro y las computadoras

Las computadoras se han ganado un lugar en nuestra vida diaria, cumpliendo un sin fin de tareas que nos simplifican bastante las cosas. A lo largo de los años su uso y desarrollo ha sido exponencial, pero ¿de qué son capaces realmente? ¿Cuál es su verdadero potencial? ¿Cómo serán las computadoras del futuro?.

La “magia” de las computadoras está en su velocidad para calcular. Esto permite a las computadoras: jugar al ajedrez, ejecutar video juegos, calcular tu posición en el planeta con errores de centímetros gracias a la tecnología GPS, convertir a personas comunes en artistas y diseñadores, y sobre todo, generar simulaciones cada vez más realistas; todo esto en tiempo real. 

Un poco de historia

El poder de cómputo de las actuales computadoras viene creciendo exponencialmente, tal como lo expresó la famosa Ley de Moore hace ya varios años. Para tener una idea del vertiginoso avance de la computación, podemos comparar a la computadora más poderosa que existía en el mundo hace solo unos pocos años con las computadoras actuales. La “Cray-2” era la supercomputadora más rápida y potente del mundo entre los años 1985 y 1990

Cray-2
Fotografía de la supercomputadora estadounidense Cray-2 (1985).

La máquina completa era algo más grande que una lavadora y tenía un poder de calculo de aproximadamente 2 Giga flops (ó 2000 millones de operaciones por segundo).  Esto permitió pasar de simulaciones en dos dimensiones o simulaciones tridimensionales burdas, a simulaciones tridimensionales completas de alta resolución, para modelar el clima, por ejemplo. Por comparar, un celular moderno, tiene igual o más potencia de cálculo que la Cray-2. Es decir, que actualmente, llevamos supercomputadoras capaces de realizar impresionantes cosas, en nuestro bolsillo. 

Hasta comienzos del 2018, el record de la computadora más potente del mundo lo ostentaba la Sunway TaihuLight de China (Noviembre de 2017, https://www.top500.org/), con un pico de 93 Peta flops (ó 93 mil billones de operaciones de punto flotante por segundo), osea, unas 46 millones de veces más potente que la Cray-2. Hace tan solo unas semanas, la supercomputadora científica Summit de IBM ha escalado al primer puesto con números que rondan lo irreal. Su pico máximo de Peta flops es de 200, es decir, el doble que la Sunway TaihuLight.

Sin dudas, el dato es impresionante, lo que nos lleva a pensar que las computadoras del futuro tendrán un salto tecnológico todavía más marcado. El potencial es prácticamente inimaginable.

 

Supercomputadora Summit de IBM
La computadora más potente de la actualidad (Summit de IBM) ubicada en el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de Estados Unidos (ORNL)

¿Por qué las computadoras de hoy son tan potentes? ¿Cómo serán las computadoras del futuro?

El inmenso poder de computo de las actuales computadoras esta estrechamente relacionado con el altísimo nivel de miniaturización de los componentes. Para tener una idea, podemos citar al microprocesador Intel Pentium 1 de 1993, cuyo reloj corría a 300 Megahertz (o 300 millones de ciclos por segundo) y contaba con 3,1 millones de transistores integrados en una lámina de silicio de aproximadamente 1 cm cuadrado y contaba con un solo núcleo

Hoy en día, uno de los procesadores más potentes del mercado es el Intel Core i7, cuenta con hasta 12 núcleos e integra en su microchip en el orden de 5000 millones de transistores, que corren a casi 3 Gigahertz (3000 millones de ciclos por segundo). 

Transistores de Pentium i7
Fotografía de un microprocesador Intel i7 en la placa de silicio.

Para tener una idea del nivel de integración, si suponemos que pudiéramos construir este procesador con componentes normales (transistores, resistencias, capacitores) sobre una placa de circuito impreso, se necesitaría una placa de varios niveles y un tamaño equivalente al de toda la Capital Federal Argentina (203 km2) . Cabe aclarar que cada núcleo es un microprocesador completo, es decir que 12 núcleos representan a 12 computadoras trabajando en paralelo e integradas en un solo microchip del tamaño de una uña humana. 

En las computadoras del futuro, y aplicando tecnologías que manipulan la materia al nivel de ordenar átomo por átomo (las cuales están aún en desarrollo), logrando por ejemplo componentes electrónicos con una decena de átomos, se podría alcanzar un nivel de integración tan alto, que se llegará a contar con decenas de microprocesadores en un tamaño tan reducido como la punta de un bolígrafo.

Las computadoras en la Ciencia

Las computadoras tienen amplio campo de aplicación en la investigación científica, y de hecho este es su campo de aplicación nativo, para el cual fueron creadas. Su poder de cálculo permite en especial, recrear simulaciones computacionales altamente realistas en prácticamente todos los campos de la investigación científica (física, biología, neurociencia, climatología, industria automotriz, ingeniería aeronáutica, sociología). Es esperable, que la potencia de las computadoras siga creciendo a ritmo muy rápido, por lo que en el futuro próximo, se podrán lograr simulaciones cada vez más finas y con mayor detalle de la realidad. 

Simulación gráfica por computadora
Simulación gráfica hecha con computadora. En este caso utilizada para Ingeniería química para análisis de yacimientos petrolíferos.

En una simulación, se programan las leyes del sistema físico a representar y luego, la misma evoluciona en el tiempo dentro de la computadora, como lo haría el sistema real. Una simulación se puede ver como la creación de un mundo virtual donde todo sucede como lo haría en la realidad, con la ventaja de que en la simulación, uno conoce y controla todo aspecto de esta realidad virtual.

Las computadoras del futuro y la Inteligencia Artificial (I.A.)

Otro aspecto de la computación, es el de la inteligencia artificial, que apunta a lograr que las computadoras tengan facultades pensantes como los humanos. En enfoque muy prometedor es el de las redes neuronales (Artificial Neural Networks, ANN), que se basa en un método de procesamiento basado en neuronas artificiales que emulan a las neuronas en el cerebro humano. Este tipo de procesamiento permite a las computadoras, al igual que a las personas, reconocer patrones difusos, como voces, rostros. Es lo que permite a programas como Picasa, Facebook reconocer gente en las fotos, al Google buscar imágenes similares, o al celular identificar cuando sonríes para sacar una foto. Al igual que una persona, una red neuronal debe ser entrenada, es decir, debe aprender, para luego estar en posición de reconocer algún patrón. Para esto, se la alimenta con ejemplos (imágenes, por ejemplo) de los objetos a reconocer, con los cuales, se van ajustando los valores de entrada de las neuronas. Claramente, el ritmo de aprendizaje de una computadora no es el de una persona. El aprendizaje de una red neuronal puede durar fracciones de segundo. Actualmente, se esta trabajando intensamente en la interacción entre el cerebro y la computadora. Se ha logrado controlar computadoras interpretando las señales eléctricas del cerebro, es decir, se ha podido controlar una computadora con el pensamiento

Cuando las computadoras del futuro tengan el poder suficiente, se prevé que se podrá hacer “backup” o resguardo de la información del cerebro en silicio. De hecho, se podrá transferir la información del cerebro a una computadora para seguir viviendo dentro de ella. Esta idea resulta tanto aterradora como fascinante.

Es muy factible que las computadoras cambien nuestra manera de trabajar, pensar y hasta de existir, en un futuro no muy lejano. 

                                                                                                 Escrito por: Dr. Andrés E. Dolinko

 

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