Informática

A falta de mejores chips, los trucos ópticos pueden echar una mano a los ordenadores

El avance de tecnologías como los análisis genómicos demandan cada vez más potencia computacional que no llega. Las operaciones mediante láseres podrían asumir los procesos más complejos

  • Jueves, 17 de noviembre de 2016
  • Por Tom Simonite
  • Traducido por Teresa Woods

Mientras el coste de secuenciar el genoma de una persona cae en picado, la potencia computacional requerida para analizar la información genética no para de crecer. Nicholas New espera que parte de esa información se analice con un procesador que trabaja los datos mediante la luz de un láser, fabricado por su start-up de Reino Unido, Optalysys.

New asegura que su exótico enfoque para procesar datos puede mejorar mucho un ordenador convencional, ya que su sistema asumiría la parte del trabajo más exigente, como el análisis genómico y las simulaciones del tiempo. "Del trabajo duro se puede ocupar [el sistema] óptico", dice.

Los investigadores llevan décadas trabajando la idea de emplear sistemas ópticos en lugar de electrónicos para procesar datos, pero no han conseguido demasiado éxito comercial. Ahora, New sostiene que es necesario porque los fabricantes como Intel reconocen que no pueden seguir mejorando los chips convencionales al ritmo al que nos habíamos acostumbrado (ver La supercomputación ya sufre los efectos del fin de la ley de Moore).

Foto: Manipular haces de láser codificados con datos ofrece un atajo para determinadas operaciones computacionales complicadas. Crédito: CNRS Photothéque /Cynl FRESILLON.

La tecnología de Optalysys realiza una función matemática, la transformada de Fourier, codificando los datos (como los de secuencia genómica) dentro de un haz de luz láser. Los datos pueden manipularse al hacer que las ondas de luz del haz interfieran entre sí. Los cálculos para generar un patrón que codifica el resultado se consiguen al aprovecharse de la física de la luz. Posteriormente, un sensor de cámara lee el patrón y lo devuelve a los circuitos electrónicos convencionales del ordenador. El enfoque óptico es más rápido porque en un único paso consigue hacer algo que un ordenador electrónico requeriría muchas operaciones, explica New.

Esta tecnología ha sido posible gracias a que la explosión de la electrónica de consumo ha abaratado los moduladores de luz espacial, unos componentes empleados para controlar la luz dentro de los proyectores. La empresa tiene planes de lanzar su primer producto el próximo año, que estará dirigido a los ordenadores de alto rendimiento similares a los que se usan para procesar datos genómicos. Será como una tarjeta PCI Express, un componente estándar empleado para mejorar los ordenadores o servidores y que normalmente se aplica a procesadores gráficos. Optalysis también está trabajando en un proyecto de investigación del Pentágono que estudia tecnologías para reducir el tamaño de los superordenadores hasta que lleguen al nivel PC de sobremesa, y en un proyecto europeo para mejorar las simulaciones meteorológicas. 

La start-up francesa LightOn, fundada este año, también ha desarrollado un sistema que emplea trucos ópticos para procesar datos insertados en un láser. La empresa se ha centrado en una función empleada por el aprendizaje de máquinas que comprime la información al multiplicarla con datos aleatorios.

Esa técnica resulta útil, aunque complicada para los ordenadores convencionales que trabajan con grandes conjuntos de datos, según el director tecnológico de LightOn y profesor de física de la Universidad Diderot de París (Francia), Laurent Dedieu. Su sistema logra el mismo efecto con mayor facilidad al explotar la dispersión aleatoria que se produce cuando la luz traspasa un material traslúcido.

"A los ordenadores se les da fatal, [pero] se utiliza la naturaleza para que les sustituya", señala Dedieu. El año pasado, junto con otros dos fundadores de LightOn, publicó resultados que demuestran cómo funciona. La empresa intenta demostrar que su sistema puede realizar otras operaciones, y quiere publicar en internet el prototipo del servicio en la nube para permitir que otros experimenten con él, señala Dedieu.

Estas start-ups llegan en un momento muy oportuno. La realidad de que los diseños de chips actuales ya no seguirán mejorando al ritmo exponencial al que lo hacían antes obliga a la industria a buscar alternativas, según el director adjunto del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EEUU), Horst Simon. "Ya que los chips convencionales ya no se vuelven más rápidos, los caminos alternativos resultan más atractivos", afirma el experto.

Esos caminos alternativos incluyen ordenadores cuánticos y diseños de chip especializados para la IA, además de sistemas de computación óptica. Simon está del todo convencido de que la tecnología óptica vaya a dominar todos los tipos de computación, pero sugiere que podría encontrar una aplicación práctica. "Puede que haya aplicaciones nicho para las que su rendimiento tenga sentido", concluye.

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