Sabemos que no debemos tirar anillos de plástico six-pack en el océano, que no debemos tomar duchas larga lujo durante las sequías, y que no debemos quemar residuos tóxicos en nuestros patios traseros. Pero cuando se trata de proteger el planeta, no suele pensar en recortar en nuestra adicción streaming. Sin embargo, es cierto; nuestra borrachera de ballenas tiene un impacto medioambiental grave.
Se estima que los centros de datos de EEUU - las granjas de computación donde las empresas de Internet como Netflix, YouTube, Hulu, Facebook, Spotify y Vimeo almacenan su contenido - consumen tanta energía como todo el estado de Nueva York. Informes recientes sugieren sus emisiones de carbono están en aumento, creciendo más de un 10 por ciento al año. Gran parte de ese es impulsado por la transmisión de vídeo, con Netflix estima para ocupar casi el 37 por ciento del ancho de banda de Internet en los EE.UU. durante las horas pico.
Es poco probable que disminuir en el corto plazo Nuestro apetito por vídeo. Es por eso que los investigadores de la Universidad de California-Berkeley, MIT y la Universidad de Colorado están tan entusiasmados con un nuevo chip de computadora que han desarrollado que promete aumentar la eficiencia y disminuir la huella de carbono de la computación en nube. En una reciente publicación de papel en la revista científica Nature, los investigadores describen un chip electrónico fotónico, el primer chip de computadora que utiliza la luz, en lugar de electricidad, como la autopista de información. Es teóricamente un ganar-ganar: sería disminuir el peaje ecológico de nuestras computadoras, más nada viPremio Energía Limpia MIT a principios de este año.
Para entender por qué esto es tan trascendental - y por qué podría anunciar la era de color verde (o) de computación - usted tiene que entender un poco acerca de la máquina anatomía.
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En una computadora, usted tiene la memoria, donde se almacenan los datos, y luego un procesador que cruje esos datos. Si desea ver un video, por ejemplo, ese enorme archivo debe viajar desde la memoria al procesador. Los ingenieros han pasado incontables horas tratando de averiguar cómo hacer ese viaje rápido. Un truco es poner las unidades de memoria y procesamiento tan cerca como sea posible - pero esto tiene limitaciones físicas obvias. Otra, más ambicioso, alternativa consiste en modernizar las conexiones entre los dos. Eso es lo que los autores del artículo de Nature hicieron.
En este momento, esas carreteras consisten en cables de cobre que transmiten electrones. La electricidad es sólo el rápido flujo de electrones - y es que el flujo que lleva sus datos. Pero el cobre es como Amtrak, lento e ineficiente, con mucha fricción. Así que una gran cantidad de recursos se gastan propulsar esos electrones a plazo, por lo tanto, todo el consumo de energía.
Por el contrario, la "ruta" en este nuevo chip es como un minúsculo Hyperloop, la alta velocidad, de alta eficiencia energética concepto de tren soñado por Elon Musk. Cables de fibra óptica Diminuto transmiten fotones, o partículas de luz, que crean mucho menos fricción, lo que reduce las necesidades de energía del sistema. Y debido a que los fotones viajan mucho más rápido que los electrones, la transferencia de datos ocurre casi instantáneamente. De hecho, la luz viaja tan rápido que no importa mucho si la memoria y el procesador son kilómetros de distancia. Los investigadores también pueden utilizar diferentes longitudes de onda de la luz al mismo tiempo para transferir datos.
Aquí está la cosa difícil, aunque - y donde la física viene en Usted no puede utilizar cables de cobre para transmitir fotones.. El cobre es bueno en transportando pequeñas partículas, como los electrones, pero los fotones no relativamente gigantescos. Piense en un camión de carga tratando de encajar debajo de un pequeño túnel. Así que hay que construir desde cero.
Los relés entre la memoria y el procesador debe ser óptico para aprovechar el poder de la velocidad de la luz. Sin embargo, la memoria y el procesador tienen que ser eléctrico porque los científicos no han descubierto la manera de hacer versiones ópticas. (Si eso es posible se debate acaloradamente tema, los expertos me dijeron.) La fabricación de un sistema híbrido es difícil debido a los componentes eléctricos y ópticos se construyen utilizando métodos diferentes, a menudo incompatibles, pero los investigadores se dieron cuenta de una forma de evitar esto. Ellos construyeron su nuevo chip de computadora en instalaciones utilizadas para producir en masa los dentro de nuestros ordenadores portátiles y dispositivos móviles sin alterar el proceso de fabricación en absoluto.
"Esto no era posible antes", Laurent Vivien, a la fotónica de silicio investigadores del Institut d'Electronique Fondamentale en París, me dijo. "Ahora ellos pueden hacer lo que quieran ... sin extra de [la inversión en] el desarrollo. Es algo que puede tener un gran impacto ".
Y los chips de prototipo de trabajo, lo que significa que ejecutan software, como una imagen programa de renderizado, y los datos de hace viajes de la memoria al procesador y vuelta - usando luz!
La industria de semiconductores - las empresas que construyen los chips del mundo - vale la friolera de $ 300 mil millones. Empresas como Intel e IBM son super atreven a cambiar la forma de sus fichas son producidos en masa debido a las repercusiones financieras podrían ser enormes. El hecho de que estos investigadores fueron capaces de incorporar la fabricación de óptica en líneas de producción de fábrica existentes es potencialmente revolucionaria, ya que implica Vivien.
Esto significa que es más probable que estos nuevos equipos híbridos se montarán de forma barata y se abren camino en los centros de datos que alimentan nuestra adicción video atracones. Hacer los centros de datos más eficientes significaría toda nuestra experiencia en línea sería mejorar. Con el tiempo, estos chips de bajo consumo también podría hacer su camino en los dispositivos de consumo, como sensores, robots, vehículos, teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.
"Imagínese si usted no tiene que conectar su ordenador en una semana", dijo Vivien. "Esto podría ser muy poderosa."
Para que esto suceda, sin embargo, el chip debe ser reforzado para que pueda ejecutar las operaciones complejas nuestras máquinas actuales son capaces de hacer. Sólo tiene 70 millones de transistores, los interruptores que se ejecutan en realidad programas de ordenador. Para poner esto en contexto, el chip de Intel que está en mi Mac tiene 731 millones. Algunos de los más fichas de alta tecnología en el mercado hoy en día para el procesamiento de vídeo tienen 8 mil millones. Los más transistores de un chip tiene, más cálculos Es capaz de hacer en un período determinado de tiempo. Para que el nuevo chip verdaderamente revolucionario, los científicos tendrán que añadir más.
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El estudio de la naturaleza es la culminación de 10 años de trabajo, Chen Sun, uno de los autores del estudio me dijo. La investigación es parte de un campo en pleno auge llamada fotónica integrada, cuyo objetivo es miniaturizar los elementos informáticos ópticos, generalmente en conjunto con las eléctricas, para impulsar el potencial de las capacidades de las máquinas.
Ha habido un montón de interés por parte de la industria, gobiernos y académicos en el campo porque todo el mundo tiene hambre de máquinas más rápido, energía-eficientes. En julio, el Departamento de Defensa estableció el Instituto Americano para la fabricación de Fotónica, una asociación público-privada cuyo objetivo es fomentar el desarrollo de chips electrónicos fotónico, con una donación de US $ 110 millones. (El trabajo que llevó al nuevo documento fue financiado por DARPA, ala de investigación del Departamento de Defensa.) Un adicional de $ 500 millones han sido prometidos por las instituciones privadas.
"Fotónica integrados se ve claramente como la próxima evolución lógica de la industria de semiconductores de miles de millones de dólares", dijo Menon, la fotónica experto de la Universidad de Utah. "El sueño es que esto crearía una nueva industria."
Eso está empezando a suceder. En mayo, el gigante de la informática IBM anunció que había desarrollado un transceptor fotónica, que puede los datos de enlace entre ordenadores en los centros de datos. Intel tiene 19 ofertas de trabajo que figuran por su equipo de la fotónica. Otras compañías de computación, como HP, también están invirtiendo fuertemente en este campo.
El nuevo chip de computadora se describe en la revista Nature, que tomó cinco años para construir y era tesis doctoral de Sun en la Universidad de California, Berkeley, es ahora la fundación de una nueva empresa llamada Ayar Labs. La pequeña empresa se unió recientemente Silicio catalizador, una incubadora de chip-startup. Sun y sus co-fundadores están en el proceso de recaudación de $ 3 millones para comercializar su trabajo.
"No queremos que esta tecnología para sentarse en el laboratorio para siempre", el jugador de 28 años de edad, el investigador me dijo. "Tenemos confianza de altura suficiente [en ella] para tomar en como una cosa de tiempo completo."
El físico y premio Nobel William Bragg dijo una vez que "la luz nos trae las noticias del universo." Puede también nos traerá más rápido, computadoras más verdes.
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