El negocio del menor consumo de energía

La computación no sólo se está abaratando. Está siendo más eficiente energéticamente.

19 de Noviembre 2012
El negocio del menor consumo de energía




La performance de las computadoras ha mostrado un crecimiento marcado y firme, duplicándose cada año y medio desde los ’70. Lo que la mayoría de la gente no sabe, sin embargo, es que la eficiencia eléctrica de la computación (el número de operaciones de computación que se pueden completar por kilowatt/hora de electricidad usada) también se duplicó cada año y medio desde el amanecer de la era de la computación.

 computadoras

Las laptops y los teléfonos móviles le deben su existencia a esta tendencia, que ha llevado a rápidas reducciones en la energía consumida por los aparatos de computación alimentados a batería. El efecto futuro más importante es que la energía necesaria para realizar una tarea que requiere un determinado número de computaciones seguirá cayendo a la mitad cada 1,5 año (o un factor de 100 cada década). Como resultado, incluso los aparatos más pequeños y menos intensivos en uso de energía proliferarán, abriéndoles camino a la nueva computación móvil y a las aplicaciones de comunicación que aumentan vastamente nuestra capacidad de recolectar y usar datos en tiempo real. Como uno de los muchos ejemplos en los que está siendo posible usar computación de ultra baja energía, hay que considerar los sensores wireless sin batería creados por Joshua R. Smith, de la Universidad de Washington. Estos sensores cosechan energía de televisores y señales de radio y transmiten datos de una estación climática a una pantalla de interior cada cinco segundos. Usan tan poca electricidad (50 microwatts, en promedio) que no necesitan otra fuente de energía.

Cosechar flujos de energía, incluyendo luz, movimiento o calor de ambiente, abre la posibilidad de que los sensores móviles operen indefinidamente sin fuente externa de energía, y eso significa una explosión de datos disponibles. Los sensores móviles expanden la promesa de lo que Erik Brynjolfsson, profesor de management del MIT, llama “nanodatos”, o datos customizados de mayor granularidad que describen en detalle las características de individuos, transacciones y flujos de información.

¿Cuánto puede continuar esta tendencia? En 1985, el físico Richard Feynman calculó que la eficiencia energética de las computadoras podría mejorar por encima de los niveles de entonces por un factor de —por lo menos— 100.000 millones, y nuestros datos indican que la eficiencia de los aparatos progresó sólo un factor de 40.000 entre 1985 y 2009. En otras palabras, apenas estamos comenzando a explotar el potencial completo.

En concreto, si una MacBook Air actual operara con la eficiencia energética de las computadoras de 1991, su batería cargada apenas duraría 2,5 segundos. De forma similar, la computadora más rápida del mundo, la Fujitsu K (10,5 petaflop) de Japón, actualmente consume unos impresionantes 12,7 megawatts. Eso es lo suficiente como para iluminar una ciudad de tamaño medio. Pero, en teoría, una máquina que iguale la proeza de cálculo de la K, dentro de dos décadas, consumirá sólo la misma electricidad que un tostador. Las laptops de hoy, en cambio, serán igualadas por aparatos que corren sólo electricidad infinitesimal.

El fenómeno identificado aquí conduce a la eficiencia energética de todos los aparatos basados en silicio, pero nadie ha determinado aún si la eficiencia de la transmisión de datos —el costo de electricidad de los sensores al enviar señales wireless, por ejemplo— progresa a tasas comparables. Las posibilidades de diseño sobre la velocidad de la transmisión de información, la frecuencia de comunicación y las maneras en que estos aparatos reducen su energía cuando no están realizando tareas, tienen un efecto significativo en el uso general de la electricidad por parte de los aparatos móviles. Pero el efecto de las mejoras energéticas en la computación es para conducir innovaciones en estas otras áreas, porque es la única manera de capturar los beneficios completos de las nuevas tecnologías de computación y percepción.

La realidad de las cosas

El aumento a largo plazo en la eficiencia energética de la computación (y las tecnologías que lo hacen posible) revolucionará cómo recolectamos y analizamos datos y cómo usamos esos datos para tomar mejores decisiones. Ayudará a la “Internet de las cosas” a convertirse en una realidad: un desarrollo con profundas implicancias para los negocios y la sociedad en general. Nos permitirá controlar los procesos industriales con más precisión, evaluar los resultados de nuestras acciones rápida y efectivamente, así como reinventar rápidamente nuestras instituciones y modelos de negocios para reflejar nuevas realidades. También nos permitirá un acercamiento más experimental para interactuar con el mundo: seremos capaces de probar nuestras creencias con datos reales en tiempo real, y de modificar esas creencias según lo que dicta la realidad.

Históricamente, los mejores científicos de computación y diseñadores de chips se enfocaron en los problemas innovadores de la computación de alto rendimiento y sin dudas muchos todavía estarán tentados de responder a esos temas. Pero el progreso continuo en la eficiencia energética de la computación ahora está llevando a los diseñadores e ingenieros a abordar un nuevo tipo de problema, definido por el diseño integrado de todo el sistema, la frugalidad elegante en el uso de electricidad y transmisión de datos y la posibilidad real de transformar la relación de la humanidad con el universo.

La edición original de este artículo se publicó por primera vez en la revista Information Technology N°181 (octubre de 2012).
 



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