Comandada por el ingenio humano, la computación tradicional a base de silicio ha mandado humanos al espacio, desarrollado agentes de inteligencia artificial y facilitado los grandes avances en la medicina moderna. Esta tecnología con 70 años de evolución es rotundamente exitosa y lo seguirá siendo en el futuro cercano. Sin embargo, los científicos ya han visualizado sus límites físicos y advierten que estamos más cerca de alcanzarlos de lo que comúnmente se piensa. Pronto será necesario expandir nuestro concepto de “computadora”.
Los límites físicos de las computadoras
Las computadoras se hacen más pequeñas y, al mismo tiempo, más poderosas. La industria tecnológica ha medido su progreso durante décadas a través de la muy conocida “Ley de Moore”, que establece que el número de transistores en un microchip se duplica cada dos años, aproximadamente.
Sin embargo, los transistores en un microprocesador no pueden reducirse infinitamente. En la actualidad, la escala está en nanómetros. En un chip convencional puede haber miles de millones de transistores. Estos se han reducido tanto que las compañías han desacelerado su avance debido a barreras como el calor generado, la demanda energética, el aumento de los costos en investigación, diseño y fabricación, e incluso fenómenos nunca antes considerados, como la interferencia cuántica.
El futuro parece aterrador. Por suerte, aún hay optimistas y uno de ellos es Michio Kaku.
Para poder continuar con la evolución de las computadoras, los investigadores trabajan exhaustivamente en encontrar mejores materiales de construcción y en alternativas para el procesamiento de información. Los siguientes son algunos de los campos más prometedores de la computación alternativa.
Computación biológica
Una fotografía de una colonia de hongos. Estos están formados por el micelio, una red vegetal que podría ser aprovechada en el futuro para fines computacionales.
Sinhyu
Para enfrentar la demanda energética de la tecnología en medio de una crisis medioambiental, los científicos han tenido que buscar alternativas más ecológicas. Afortunadamente, la naturaleza ofrece ejemplos sobre cómo procesar grandes cantidades de información a la velocidad de la luz y con requisitos mínimos de energía.
Una rama de científicos está explorando el uso de neuronas o pequeños cerebros creados en laboratorio para procesar información de manera similar a como lo hace un chip de silicio. A esto se le llama inteligencia organoide. Aunque está en sus primeros pasos, es una de las alternativas de la computación más prometedoras en el campo de la inteligencia artificial. La plataforma biológica es ideal para “enseñar” a una computadora de manera similar a como se hace con un humano.
Bioingenieros lograron que un “cerebro artificial” llamado Brianoware funcionara como unidad de procesamiento de datos, aprovechando sus conexiones neuronales naturales.
Otra forma de computación biológica es la basada en hongos. La red de filamentos finos que conforman estos organismos es especialmente atractiva para los investigadores porque puede transmitir señales eléctricas. Utilizar el micelio de los hongos como un “microchip” obligará a repensar las reglas convencionales de la electrónica, pero a cambio se obtendrá una red económica, renovable, sostenible, adaptativa y autorreparable.
Computación cuántica
Computadora cuántica de IBM
picture alliance/Getty Images
Cuando se trata de enfrentar problemas extremadamente complejos, las computadoras convencionales tienen el tiempo en su contra. No importa cuán poderosos o veloces sean sus chips, por su naturaleza binaria solo pueden realizar una operación a la vez. Por ejemplo, resolver un simple problema matemático de factorización podría tomar miles de años para una computadora “normal” siempre que las cifras sean enormes.
Exactamente este problema ha conducido a las computadoras cuánticas, que utilizan bits cuánticos o qubits. En lugar de usar uno de dos valores lógicos asignados (1 o 0), los qubits aprovechan las propiedades cuánticas de las partículas para operar con unidades de información no definidas que tienen, de manera latente, ambos valores (o fracciones de ellos) al mismo tiempo. Esto permite que las computadoras realicen operaciones simultáneamente, aumentando así su velocidad y capacidad de cálculo.
En Boston, Ámsterdam y Hefei se han llevado a cabo tres experimentos independientes para probar la transmisión de información entre computadoras cuánticas a kilómetros de distancia.
Actualmente, existen grandes computadoras cuánticas y hay una competencia internacional para ver quién consigue la más poderosa en el menor tiempo. Sin embargo, su operación y mantenimiento son costosos desde el punto de vista monetario y energético.
Computación fotónica
Esquema sobre cómo funciona la computación fotónica
Si se quiere aumentar la velocidad de procesamiento de las computadoras sin aumentar su temperatura, los equipos del futuro quizá deberán operar con luz. Una de las propuestas más atrevidas y complejas supone usar fotones en lugar de electrones para transmitir información.
La computación fotónica todavía está en sus primeros pasos. En papel, tiene ventajas sobre los chips de silicio debido a las propiedades intrínsecas de las partículas que usa. Los fotones viajan a la velocidad de la luz (ellos son la luz), se desplazan por distintos caminos sin interferir entre sí y no producen resistencia eléctrica. Este es el fenómeno responsable convertir la energía en calor sobre los microprocesadores.
La computación híbrida
Los expertos en computación coinciden en que las formas alternativas de procesar información no sustituirán a las computadoras en los hogares. En su lugar, prevén un futuro híbrido donde se empleen diferentes métodos según el objetivo perseguido. Entrenar sistemas de inteligencia artificial podría requerir computadoras orgánicas, mientras que blindar bases de datos requerirá computadoras cuánticas. Por su parte, enviar personas al espacio implicará fundamentos de la fotónica, y las interacciones sociales continuarán con tecnología de silicio.
