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La computadora que almacena y procesa información al mismo tiempo
El cerebro humano es una máquina informática extraordinaria. Nadie entiende exactamente cómo funciona su magia, pero parte del truco es la capacidad de almacenar y procesar información al mismo tiempo.
Eso es completamente diferente a las computadoras convencionales que almacenan información en la memoria de acceso aleatorio o en el disco duro y la transportan de un lado a otro según sea necesario a una unidad central de procesamiento.
El tiempo y la energía que requiere todo esto es lo que en última instancia limita el rendimiento de la computación convencional, el llamado cuello de botella de von Neumann. Esencialmente, es esto lo que evita que las computadoras convencionales se acerquen al rendimiento de las biológicas.
Todo eso puede estar a punto de cambiar. Hoy, Max Di Ventra de la Universidad de California, San Diego y Yuriy Pershin de la Universidad de Carolina del Sur, Columbia, describen una forma emergente de computación llamada memcomputing basada en el descubrimiento reciente de componentes electrónicos a nanoescala que almacenan y procesan información en el Mismo tiempo.
En el corazón de esta nueva forma de computación se encuentran el memristor, el memcapacitor y el meminductor, componentes electrónicos fundamentales que almacenan información mientras operan como resistencias, capacitores e inductores, respectivamente.
Estos dispositivos se predijeron teóricamente en la década de 1970, pero solo se fabricaron por primera vez en 2008, por lo que son nuevos niños en el bloque de la electrónica.
Los físicos reconocieron inmediatamente la capacidad de los llamados elementos para imitar la computación biológica y varios grupos han diseñado y construido chips para explotar esta idea, aquí por ejemplo.
Pero las propiedades de los elementos que los hacen tan buenos en la computación biológica han sido difíciles de precisar. Ahí es donde entran Di Ventra y Pershin. Estos tipos han destilado las propiedades esenciales que deberían permitir que los elementos se ajusten al rendimiento del cerebro.
Dicen que estas propiedades incluyen la capacidad de almacenar información durante largos períodos; la capacidad de actuar colectivamente de modo que el estado de un dispositivo miembro en su conjunto dependa de los estados de todos sus elementos; una robustez frente al ruido y pequeñas imperfecciones; y así.
Quizás lo más importante, sin embargo, es la capacidad de almacenar y procesar información al mismo tiempo, una propiedad que es completamente ajena al mundo de la informática convencional.
Este es un enfoque interesante que intenta cristalizar la mejor manera de abordar memcomputing. Y tiene un potencial enorme. Los memcondensadores y meminductores esencialmente no consumen energía y, por lo tanto, deberían permitir aplicaciones de muy baja energía. Eso debería permitirles abordar la eficiencia energética de los sistemas naturales por primera vez.
Un hito importante en este campo sería la demostración de un dispositivo de computación de memoria con capacidades de computación y consumo de energía comparables (o mejores) a los del cerebro humano, dicen Di Ventra y Pershin.
Un factor significativo en todo esto es que el comportamiento de la memoria es una propiedad natural de los sistemas a nanoescala. Es por eso que el descubrimiento experimental de elementos tomó tanto tiempo después de la predicción teórica: tuvo que esperar hasta que los físicos hubieran desarrollado la capacidad para hacer componentes tan pequeños.
Y dado que los componentes electrónicos se vuelven cada vez más pequeños, los fabricantes de chips tendrán que lidiar con estas nuevas propiedades por sí mismos como una cuestión de rutina.
Eso ofrecerá todo tipo de nuevas oportunidades. Los sistemas biológicos, como las neuronas, funcionan naturalmente a esta escala y, por lo tanto, deben ser o tener elementos. Eso no pasa desapercibido para Di Ventra y Perhsin: todas estas características son tentadoramente similares a las que se encuentran en el ámbito biológico, lo que ofrece nuevas oportunidades para la computación inspirada en la biología.
Un área que vale la pena ver.
Ref: arxiv.org/abs/1211.4487 : Memcomputing: un paradigma informático para almacenar y procesar información en el mismo
Plataforma fisica