17 enero 2013

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ANN ARBOR, Michigan.— El diseño de las computadoras de 2025 es el propósito de un nuevo centro de investigación, valorado en 28 millones de dólares por cinco años, encabezado por la Universidad de Michigan.

El Centro para la Investigación de Arquitecturas Futuras (C-FAR por su sigla en inglés) se inaugura hoy e involucra a otras catorce instituciones investigadoras mayores. C-FAR busca dominar el poder y aumentar la confiabilidad de los transistores más pequeños que emergerán en la próxima década. Los transistores son los bloques de construcción fundamentales en la electrónica moderna, y hay más de un billón de ellos en cada circuito integrado de los teléfonos celulares y computadoras personales del presente. C-FAR apoyará el diseño de la próxima generación de computadoras que permitirá aplicaciones tales como la visión por computadora, el reconocimiento del habla, gráficas realzadas y el análisis de “grandes datos”.

C-FAR es uno de los seis nuevos centros anunciados hoy por la Corporación de Investigación de Semiconductores, una colaboración sin fines de lucro entre el gobierno y la industria con respaldo de la Agencia de Defensa para Proyectos de Investigación Avanzada y grandes compañías. Además del liderazgo de C-FAR, los investigadores de la UM están involucrados en tres de los otros cinco nuevos centros en la red de Investigación de Tecnología Avanzada de Semiconductores (STARnet).

Juntos los centros STARnet tienen el encargo de guiar el sector a través del próximo crepúsculo de la Ley Moore, así nombrada por el cofundador de Intel quien en 1965 identificó una tendencia que ha ocurrido en la industria de semiconductores por los últimos cincuenta años. La ley observa que la industria es capaz de achicar cada dieciocho meses los transistores lo suficiente como para duplicar el número de ellos que entran en un circuito integrado, un chip. Con esta densidad aumentada viene una duplicación del poder de computación, lo cual ha transformado las computadoras que ocupaban toda una sala en la década de 1950 en los teléfonos inteligentes significativamente más poderosos de hoy.  Pero este sector está llegando a los límites de la miniaturización.

“Es un período de desafíos a medida que nos aproximamos al fin de la Ley Moore, no es algo que ocurrirá mañana, pero sí pronto”, dijo Todd Austin, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de computación y director de C-FAR. “las dimensiones de los transistores de hoy se miden en decenas de átomos. Podemos hacerlos, aún, más pequeños, pero eso incluye problemas que amenazan el progreso en la industria de computación”.

Además de Austin los otros co investigadores de la UM en C-FAR son el profesor Scout Mahlke, la profesora asociada Valeria Bertacco, y el profesor asociado Kevin Fu, todos del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de Computación.

Los investigadores esperan que habrá, más o menos, otra década de achicamiento de siliconas y que ello presentará problemas y oportunidades. A medida que se encogen los transistores de nanoescala, se tornan menos confiables. Y, en algunos casos, ofrecen más poder de computación que el que otras partes del sistema son capaces de usar.

“La industria sigue añadiendo más y más núcleos. El año pasado tu teléfono celular tenía dos, el año próximo tendrá cuatro. El problema es que tu teléfono celular no hace mucho más de lo que hacía antes porque el ponerle rienda a todos esos núcleos es un desafío”, dijo Bertacco.

Los investigadores de C-FAR trabajarán en tres frentes para resolver estos desafíos. Diseñarán chips especializados a la medida para aplicaciones diferentes. Considerarán cómo construir computadoras capaces de analizar enormes conjuntos de datos con más eficiencia, lo cual será una aplicación clave en la próxima década., Y explorarán la forma de integrar las tecnologías del mañana en las técnicas convencionales de procesamiento de siliconas para facilitar la transición para la industria. Estas tecnologías avanzadas incluyen los chips apilados en tres dimensiones, y una memoria de cambio fase que usa el calor para almacenar la información en las moléculas de un material como el vidrio.

“Si podemos construir sistemas mejores con estos transistores más pequeños y menos confiables tenemos una oportunidad de hacer que la próxima generación de computadoras sea más rápida y más eficiente en el uso de energía. Imagínate tu tableta del mañana, operando con las aplicaciones más avanzadas como las imágenes médicas en tiempo real o la visión por computadora, sin la necesidad de recargarla por varios días”, dijo Bertacco.

Si bien el centro tiene su cuartel general en la UM incluye investigadores de universidades mayores en todo el país.

“El centro proporciona un ambiente único para colaborar estrechamente con otros investigadores y nuestros patrocinadores en la creación de tecnologías que rompan las reglas y que sean a la vez eficaces y relevantes”, dijo Austin.

“Si no podemos seguir mejorando la velocidad y la eficiencia energética de las computadoras del mañana la industria de computación se estancará”, comentó por su parte Bertacco. “Es importante que encontremos las formas de avance para la industria aún de cara a todos estos grandes problemas”.

Las otras universidades en C-FAR son las universidades Columbia, Duke, Harvard, Northeatern, Princeton, Stanford, California en Los Ángeles, California en Berkeley, California en San Diego, Illinois en urbana-Champaign, Virginia, Washington en Seattle,  el Instituto Tecnológico de Massachussets y el Instituto de Tecnología de Georgia.

Los otros centros MARCO en los cuales participan investigadores de la UM son:

• El Centro TeraSwarm de Investigación, encabezado por la Universidad de California en Berkeley. TerraSwarm se enfocará en el potencial y los riesgos de la integración de sensores y activadores inteligentes y en red en nuestro mundo conectado. Si bien tal integración podría traer beneficios, tales como un mejor control del tránsito, la eficiencia energética y la respuesta de emergencia, estos beneficios deben evaluarse de cara a las preocupaciones por la seguridad y la intimidad de las personas. En el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia de Computación de la UM, están involucrados el profesor asistente prabal Dutta, el profesor David Blaauw y el profesor asociado Kevin Fu.

 

• El programa fabriCs de Sistemas de Información en Nanocescala (SONIC por su sigla en inglés) lo encabeza la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. SONIC busca desarrollar las plataformas de computación de la próxima generación con circuitos y tecnología de dispositivos avanzados inspirado por la robustez y la eficiencia energética de aparatos de comunicación tales como los teléfonos celulares y los sistemas biológicos tales como el cerebro. Un investigador principal es el profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de computación David Blaauw.

 

• El Centro para Materiales Spintrónicos, Interfaces y Arquitecturas Novedosas (C-SPIN), encabezado por la Universidad de Minnesota. C-SPIN desarrollará nuevos sistemas de materiales y tipos de transistores sustentados en el estado de rotación (spin) de electrones, un fenómeno de la mecánica cuántica. Esto, eventualmente, podría complementar o aún reemplazar a los transistores tradicionales. Dennos Sylvester, un profesor de ingeniería eléctrica y ciencia de computación es un investigador.