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El chip de inteligencia artificial Sophon ha sido diseñado por Bitmain, una compañía con sede en Pekín

Computación

China da la vuelta al marcador de los chips gracias a la IA

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El gigante asiático siempre fue un rezagado en la carrera de los microprocesadores convencionales. Pero ahora que la industria debe reinventarlos para la inteligencia artificial, el país podría convertirse en el nuevo líder del sector

  • por Will Knight | traducido por Ana Milutinovic
  • 29 Enero, 2019

Donald Trump está hablando mandarín. Eso es lo que está pasando en la ciudad de Tianjin (China), aproximadamente a una hora en coche al sur de Pekín, en un reluciente edificio de oficinas de iFlytek, una de las compañías de inteligencia artificial (IA) que más rápido está creciendo en China. Más allá de las puertas vigiladas, dentro de una deslumbrante sala de presentaciones, el presidente de EE. UU. aparece en una gran pantalla de televisión elogiando a la compañía china. La voz y el rostro son de Trump, pero la grabación es, por supuesto, falsa, una pícara demostración de la tecnología de IA que iFlytek está desarrollando.

El cofundador de la compañía Jiang Tao sonríe mientras muestra otros ejemplos de la tecnología de iFlytek. Durante la visita, Jiang utiliza otra innovación destacable: un dispositivo de mano que traduce sus palabras del mandarín al inglés casi al instante. En un momento dado, él le habla a la máquina, y luego sonríe mientras la máquina traduce: "Me parece que mi dispositivo resuelve el problema de la comunicación".

Las capacidades del traductor de iFlytek están a la altura de las que se encuentran en cualquier parte del mundo. Pero el dispositivo revela una gran falla en el plan que China presentó en 2017 para convertirse en el líder mundial en inteligencia artificial en 2030. Los algoritmos del dispositivo son obra de iFlytek, pero el hardware, los microchips que dan vida a esos algoritmos, fueron diseñados y fabricados fuera del país. Aunque China fabrica la mayoría de los aparatos electrónicos que se consumen en el mundo, sus repetidos intentos de dominar la producción de estas diminutas estructuras de silicio, increíblemente complejas, han fallado. Su dependencia de los circuitos fabricados en el extranjero podría llegar a paralizar sus ambiciones sobre la inteligencia artificial.

Pero la propia tecnología podría cambiar la situación. Cada vez hay más chips específicamente diseñados para explotar funciones de la IA, como el reconocimiento de voz y el procesamiento de imágenes, mediante el entrenamiento y la ejecución de las redes neuronales profundas para las. Estos chips manejan los datos de una manera muy diferente a la de los circuitos lógicos de silicio que han definido los límites del hardware durante décadas. Eso significa que los microchips se están reinventando por primera vez en mucho tiempo.

Una industria de chips más avanzada ayudará a China a cumplir su sueño de convertirse en una verdadera superpotencia tecnológica.

China no intenta ponerse al día con estos nuevos chips, como hizo durante décadas con los modelos convencionales. En cambio, su actual poder en el campo de la IA y su acceso sin precedentes a las cantidades de datos requeridas para entrenar los algoritmos podrían darle una ventaja en el diseño de chips de inteligencia artificial.

Los planes chicos para los chips de IA también tienen implicaciones geopolíticas. Estos dispositivos serán clave para construir nuevos sistemas de armamento, mejores sistemas criptográficos y superordenadores más potentes. También serán fundamentales para las crecientes tensiones comerciales entre Estados Unidos y China. Una industria de chips exitosa lograría que China fuera económicamente más competitiva e independiente. 

Sueños de silicio

En las afueras de Wuhan (China), una ciudad en expansión, hay una fábrica que ocupa lo mismo que varios campos de fútbol. Pertenece a Tsinghua Unigroup, un fabricante de microchips respaldado por el Gobierno chino. A finales de 2019, la fábrica empezará a producirá obleas de silicona que luego se cortarán en chips de memoria avanzada.

Tsinghua Unigroup planea ampliar las instalaciones de Wuhan a tres veces su tamaño actual, para lo que destinará un presupuesto de 21.000 millones de euros. Además, está construyendo otras dos fábricas similares, con costes similares. Serán las fábricas de chips más grandes y sofisticadas jamás construidas por una empresa china.

Todo eso es parte de un esfuerzo de China para hacer avanzar su industria de fabricación de chips. En 2014, el Gobierno estableció el Fondo Nacional de Inversión en la Industria de Circuitos Integrados, un programa de subsidios que planea conceder 158.000 millones de euros a través del Gobierno local y empresas estatales. Un año más tarde, el país lanzó un modelo radical denominado Made in China 2025 para mejorar toda su industria de fabricación. El plan fijó el enormemente ambicioso  objetivo de producir 267.000 millones de euros anuales en chips y satisfacer el 80 % de la demanda interna de chips para 2030. En 2016, la industria producía chips por un valor de 57.000 millones de euros y solo podía dar servicio al 33 % de la demanda interna. A nivel mundial la producción actual de chips está valorada en 361.000 millones de euros.

El Tsinghua Unigroup, respaldado por el estado, mostró la visión de un microscopio de un chip en una reciente exposición de alta tecnología en Beijing.

Foto: Tsinghua Unigroup, que cuenta con el apoyo del Gobierno de China, mostró la imagen de un chip visto por un microscopio en una reciente exposición de alta tecnología en  Pekín (China). Créditos: Ng Han Guan | AP.

Todavía hay un largo camino por recorrer. China constituye el mercado de semiconductores más grande y de más rápido crecimiento del mundo, pero, en términos de ventas, ningún fabricante chino figura entre los 15 primeros del mundo. Los chips avanzados se producen principalmente en Estados Unidos, Taiwán, Japón, Corea del Sur y Europa Occidental.

Pekín lleva mucho tiempo intentando construir una poderosa industria de microchips. Sus investigadores desarrollaron el primer transistor chino poco después de que el dispositivo naciera en Estados Unidos a finales de la década de 1950. Pero el país se quedó atrás mientras sus universidades y empresas atravesaban la Revolución Cultural. En la década de 1960, cuando la industria de los semiconductores comenzó a aumentar en Silicon Valley (EE.UU.) y se estableció la ley de Moore, la incipiente industria china de chips quedó en ruinas.

Cuando la economía china se abrió en la década de 1980, ya era demasiado tarde. Los fabricantes de chips se asociaron con empresas extranjeras, pero los equipos de fabricación que importaron se volvieron obsoleto rápidamente y no lograron producir ni siquiera los modelos básicos de una manera fiable o en un volumen suficiente. E incluso cuando la fabricación de productos electrónicos de China despegó en la década de 1990, los errores burocráticos y la disponibilidad inmediata de los chips importados de alta calidad obstaculizaron las presiones del Gobierno. Ninguna empresa china podía igualar las décadas de experiencia en las compañías extranjeras como Intel, Samsung y Taiwan Semiconductor.

El analista de Bernstein que supervisa la industria de chips en Asia, Mark Li, estima que los fabricantes de chips más avanzados de China todavía llevan cinco años de retraso como mínimo. Dado que la ley de Moore describe que el rendimiento de los chips debe duplicarse cada dos años, la brecha se vuelve considerable. China tiene numerosas fábricas de gama baja donde fabrica chips relativamente simples para tarjetas inteligentes, tarjetas SIM e incluso teléfonos básicos, pero no tiene las fábricas necesarias para producir microprocesadores avanzados.

¿Por qué a China le sigue costando tanto fabricar chips avanzados cuando ha evolucionado tanto en otros sectores? Básicamente, porque es increíblemente difícil. Los últimos chips tienen miles de millones de transistores, cada uno con características de unos pocos nanómetros de tamaño, diseñados a la escala de átomos individuales. Son tan complejos que simplemente no es posible desmontarlos y copiar su diseño, como han hecho con muchos productos extranjeros. Y aunque fuera posible, eso no les daría la experiencia necesaria para diseñar y fabricar la próxima generación de microprocesadores.

"La fabricación implica cientos, incluso miles, de desafíos técnicos. Llevará mucho tiempo ponerse al día", sostiene el director del Centro de Sistemas Informáticos Avanzados de la Academia de Ciencias de China y experto en diseño de microprocesadores, Yungang Bao. 

Efectos de red

Pero la inteligencia artificial podría cambiar todo eso.

El aprendizaje profundo es una técnica de inteligencia artificial que ha demostrado un increíble poder para hacer cosas como detectar enfermedades en imágenes médicas, enseñar a los coches autónomos a permanecer en la carretera y analizar los comandos hablados. Funciona de una manera fundamentalmente diferente a la mayoría de los programas de software. 

El aprendizaje profundo utiliza grandes redes que se asemejan a las múltiples capas de neuronas del cerebro humano. A medida que una red aprende una tarea, se produce una cascada de cálculos en las capas sucesivas. Los resultados de cada cálculo alteran las conexiones entre cada capa y la siguiente. Básicamente, la red se reprograma a sí misma mientras se ejecuta (ver El hallazgo de hace 30 años en el que se basa toda la inteligencia artificial actual). Su capacidad para reconocer objetos en imágenes no se debe a una serie de operaciones lógicas como sucede en la programación convencional. En lugar de eso, la capacidad emerge gradualmente a medida que los innumerables parámetros dentro de la red se ajustan y se vuelven a modificar a través de un entrenamiento exhaustivo.

Los investigadores no tardaron en darse cuenta de que los chips de las consolas de videojuegos, originalmente diseñados para ser rápidos en la representación de imágenes en 3D, son mejores para el aprendizaje profundo que los chips de propósito general. Así que, de momento, los algoritmos del aprendizaje profundo suelen entrenarse con unidades de procesamiento gráfico (GPU). Uno de los líderes del mercado de las GPU es Nvidia, que construyó su negocio suministrando hardware para los jugadores. Pero ahora Intel y otros han empezado a diseñar nuevos y potentes chips para el aprendizaje profundo. Incluso empresas de software en la nube como Google y Amazon están desarrollando chips a medida diseñados para sus mejores algoritmos (ver La nueva carrera de los chips de silicio se libra en el cuadrilátero de la inteligencia artificial).

El año pasado China anunció varias iniciativas similares. En julio, el gigante de búsquedas Baidu reveló que está trabajando en un chip llamado Kunlun para ejecutar algoritmos de aprendizaje profundo en sus centros de datos. Y en septiembre, el gigante del comercio electrónico Alibaba anunció que crearía una nueva compañía dedicada a la fabricación de chips de IA. El nuevo nombre de la compañía es Pingtouge, un apodo para el tejón melero, un animal africano famoso por su audacia y tenacidad.

Este auge de la IA les viene bien a los fabricantes de chips de China. La revolución del aprendizaje profundo se aceleró justo cuando el Gobierno iniciaba su último esfuerzo en chips. El diseño de chips para la IA todavía está en sus primeras fases, pero en esta tecnología el gigante asiático no va rezagado frente a los demás.

El secreto está en el hardware

El fundador del Instituto de Aprendizaje Profundo de Baidu en 2013, Kai Yu ya ha jugado un papel importante en la revolución china de la IA. Este hombre alegre y con gafas, estudió redes neuronales en China y Alemania a finales de la década de 1990 y principios de la de los 2000, y su empresa se convirtió en una de las primeras en apostar fuertemente por la IA.

Mientras avanza por el tráfico matutino de Pekín en el asiento trasero de un vehículo Didi, Yu afirma que la importancia del hardware de los chips se hizo evidente cuando Baidu comenzó a invertir sus recursos en el aprendizaje profundo. Cuenta que en 2015, sugirió que la empresa debería fabricar un chip especializado para la IA. Pero la idea parecía cara y alejada de la experiencia de la compañía. Así que un poco más tarde, Yu abandonó el gigante para fundar su propia empresa, Horizon Robotics.

Cambricon, una de las startups más valiosas del país, está vendiendo nuevos chips especialmente diseñados para aplicaciones en la nube de inteligencia artificial.

Foto: Cambricon, una de las 'start-ups' más valiosas de China, vende chips especialmente diseñados para aplicaciones de inteligencia artificial en la nube. Créditos: Cambricon.

Horizon está especializado en microchips "de aplicación específica" que ejecutan algoritmos de aprendizaje profundo previamente entrenados. Los está desarrollando para coches autónomos y robots más inteligentes. Pero Yu está convencido de que estos chips estarán en todas partes dentro de poco y afirma: "Si miramos hacia atrás dentro de 10 años, más de la mitad de los cálculos de cada dispositivo estarán relacionados con la IA" (ver Adiós a los productos que conocemos: la inteligencia artificial se colará en todas partes).

En agosto, Huawei, la mayor compañía de telecomunicaciones y teléfonos inteligentes de China, presentó el chip móvil Kirin 980, que incluye una "unidad de procesamiento neuronal". Se trata de una sección de lógica diseñada para tareas del aprendizaje profundo como el reconocimiento de voz e imagen.

En cierto sentido, este chip ilustra una limitación constante en las capacidades chinas: fue fabricado por el TSMC de Taiwán. Pero en otro lado, también refleja el sorprendente progreso y la ambición de China. El chip es uno de los primeros en el país en incluir piezas de siete nanómetros. Los componentes más pequeños hacen que los chips sean más rápidos y capaces, pero también complican mucho su diseño y fabricación, por lo que este es un punto importante para Huawei. Los diseños para el aprendizaje profundo del chip son obra de una start-up llamada Cambricon, fundada en 2016 por unos investigadores de la Academia China de Ciencias. Hoy en día, Cambricon está valorada en 2.200 millones de euros, lo que la convierte en la empresa más valiosa de la industria. En octubre, Huawei anunció otro chip de IA, llamado Ascend, que está diseñado internamente.

Con los chips a hombros

Las ambiciones de chips de China han sobresaltado a otros países, especialmente a Estados Unidos. En parte, porque los esfuerzos de China para acceder a otras tecnologías a veces han implicado adquisiciones agresivas, transferencias forzadas y, supuestamente, espionaje industrial. La fabricación de chips es clave para las capacidades militares. Así que el Gobierno de Obama ya trató de bloquear los intentos chinos de adquirir la tecnología de chips de EE. UU. mucho antes de que Donald Trump llegara a la Casa Blanca. Es uno de los pocos temas que unen a los políticos estadounidenses.

人工智能 正在 世界. "La inteligencia artificial está transformando el mundo".

En abril de 2018, EE. UU. prohibió a una de las principales empresas tecnológicas de China, ZTE, que usara chips estadounidenses porque había violado la prohibición de vender equipos con tecnología estadounidense a Irán y a Corea del Norte. En octubre, EE. UU. afirmó que el fabricante de chips de memoria Fujian Jinhau, una compañía acusada de robar secretos comerciales, necesitaría una licencia especial para comprar componentes fabricados en EE. UU. Estas restricciones pueden ser parte de la respuesta del país al robo de propiedad y al comercio injusto, pero también parecen ser un esfuerzo para frenar a China en la carrera de los chips.

Sin embargo, una guerra comercial podría acelerar su ascenso. "La gente en China se dio cuenta de que EE. UU. era capaz de detener fácilmente su progreso. Probablemente eso acelerará las cosas", sostiene Bao.

Pero no importa a qué velocidad suceda, porque la marcha de China hacia la fabricación de chips avanzados es casi imparable. Ninguna verdadera superpotencia podría permitirse externalizar una tecnología tan crucial tanto para su crecimiento económico como para su seguridad militar. Y después de décadas de tener que ponerse al día, el gigante asiático por fin ve factible convertirse en líder del sector.

En Tianjin, Jiang explica que iFlytek está pensando en diseñar sus propios chips para mejorar el rendimiento de sus traductores electrónicos. En ese momento, la versión de Trump generada por IA empieza a hablar:"人工智能 正在 改变 世界 (Réngōng zhìnéng zhèngzài gǎibiàn shìjiè)", que significa: "La inteligencia artificial está transformando el mundo".

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