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EL FUTURO DEL COMPUTADOR PERSONAL

 


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Según la División de Investigación y Desarrollo de Apple Computer, el computador personal de los próximos años bien podría ser una combinación de aparato de video, televisor, radio, video-teléfono y fax junto con la capacidad (aumentada) del microcomputador de hoy.

 

De hecho, la Apple exhibe desde hace varios años un video que muestra distintos aspectos y funciones de esta máquina (por ahora en la presentación de maqueta) que ha llamado "Knowledge Navigator" (navegante del conocimiento), poniendo así el énfasis en su capacidad de administrar comunicaciones y manejar documentos "hipermediales" (es decir multimediales con formato de hipertexto), como los que hoy viajan por la World Wide Web. Es evidente que lo que conocemos hoy, con la expansión de Internet y el desarrollo de las redes, confirma una intuición que surgió hace una decena de años. La transformación en las redes y los servicios telefónicos así como en los servicios de TV-Cable auguran cada vez con mayor probabilidad el desarrollo de una suerte de "compunicación" (computación unida íntimamente a comunicación) y la creación de un aparato integrado para todos los servicios implicados.

 

El proyecto japonés de Quinta Generación se considera ahora fracasado, pero ha sido reemplazado por un proyecto de "Sexta Generación" cuyo propósito es lograr capacidades computacionales semejantes a las del cerebro humano hacia el año 2002. La fecha no parece muy realista, a pesar de que los investigadores de este país han avanzado mucho en la investigación de nuevas arquitecturas como las redes neuronales y los biochips.

 

Las necesidades de los usuarios y los descubrimientos parecen, por ahora, llevar por otros derroteros: nadie se esperaba el éxito de Internet y el crecimiento explosivo de la World Wide Web. La idea de que una red podría tener o generar algún tipo de inteligencia propia está empezando a tomar cuerpo y a orientar otro tipo de investigación.

NUEVAS TECNOLOGÍAS Y PROYECTOS

  

Computador celular

 

La idea básica de este tipo de computador, se tiene en los mecanismos de reproducción de las células vivas. Fue concebido por John von Neumann, al igual que la estructura de los computadores actuales, y perfeccionado por Edgar Codd y Christopher Langton.

 

Para entender su estructura y funcionamiento, conviene imaginar una hoja cuadriculada donde cada pequeño cuadro corresponde a una mínima máquina procesadora ("célula") que "se informa" del estado de sus vecinas y reacciona de acuerdo a esta información. Todas las células son estructuralmente idénticas y operan de la misma manera.

 

Para operar, se fija el estado inicial de cada célula (de entre un número a determinar) y se determina una "regla de transición" común para todas. Luego se pone en marcha un reloj que sincroniza los cambios de estado: a cada "top" del reloj, todas las células cambian de estado conforme al estado de sus vecinas.

 

Una de las características de este tipo de estructura y modo de operación es la posibilidad de diseñar configuraciones iniciales que se autorreproducen (de ahí el nombre de "autómatas autorreproductores" que se da también a esta arquitectura) o reglas que lleven a la reproducción del diseño original, lo cual constituye un instrumento de alta importancia tanto en la física teórica como en la  modelación matemática.

 

El primer circuito simulador de autómata celular fue construído en 1981 en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts). Su versión comercial puede ser conectada a un IBM-PC, dándole la potencia de un supercomputador. En 1985 se inició la comercialización de un chip de arquitectura celular (el "GAPP") que contenía 72 procesadores (células). Todos ellos reciben y ejecutan simultáneamente una instrucción recibida de un controlador externo, pero modifican su estado en función del estado de sus 4 vecinos inmediatos.

 

Máquina neuronal

  

La arquitectura neuronal intenta imitar de más cerca la estructura del cerebro y su forma de operar. Una máquina neuronal se compone de elementos equivalentes a las neuronas y que imitan sus conexiones en red. En cuanto a la forma de operar, imita el proceso de aprendizaje relacionado con el cambio de estado de las conexiones entre las neuronas.

 

De este modo, una máquina neuronal no se programa en la forma tradicional, sino que se ajusta progresivamente en función del uso (proceso de aprendizaje).

La compañía Fujitsu fabricó en 1988 el primer chip neuronal, con 32 neuronas (1024 conexiones). Por su parte, la Universidad de California (San Diego) anunció la fabricación de un prototipo electroóptico, mientas los laboratorios Bell, de la ATT, anunciaron un circuito con 256 neuronas y hasta 32,000 sinapsis.

Un típico procesamiento y aprendizaje neuronal consiste en introducir repetidamente un texto a través de un scanner, hasta que la máquina sea capaz de reconocer todas las letras, incluso cuando algunas de ellas no son perfectamente nítidas (traduciendo así una imagen en una secuencia de caracteres de texto, en forma mucho más eficiente y exacta que con un computador tradicional).

 

 

 Computador óptico

Para evitar las dificultades que presentan los microcircuitos electrónicos hay un camino obvio: abandonar la electrónica. La luz (fotones) se desplaza mucho más rápido que los pulsos eléctricos (electrones), sin peligros de interferencia y sin necesidad de conductos aislantes (lo cual facilita los procesos paralelos).

 

Así, la superioridad de la óptica es indiscutible. Por ello se han realizado esfuerzos para construir componentes que cumplan las mismas funciones que los dispositivos que permiten el procesamiento electrónico, utilizando nuevos materiales que reaccionan de diversas maneras según la intensidad de luz que los afecte. Han sido pioneros Gibbs, MacCall y Venkatesan, de los laboratorios Bell (logrando construir el primer componente de funcionamiento binario -o "biestable óptico"- en 1976). Se espera contar con computadores ópticos completos en el  año  2030.

 

Computador molecular

Un grupo de investigadores de la Universidad de California (UCLA) y de los Laboratorios de Hewlett-Packard ha descubierto una forma de fabricación de una puerta lógica a partir de un tipo determinado de molécula. Agrupando unos pocos cables e interruptores, se unen un grupo de moléculas que trabajan de la misma forma que un procesador de silicio, pero en una escala molecular. De este modo, se puede conseguir el poder computacional de 100 estaciones de trabajo con el tamaño de un grano de arena.

Con estos chips se podrían fabricar desde supercomputadoras del tamaño de un reloj de pulsera hasta instrumentos biomédicos que se introducirían en el cuerpo humano para ayudar al diagnóstico de enfermedades.

Los primeros prototipos podrían estar listos en unos cuantos años, y modelos comerciales que combinen la tecnología actual con la nueva podrían aparecer antes del 2010, cuando -según se estima- los procesadores de silicio podrían estar llegando a su límite de potencia.

 

 

Computador cuántico

 

El computador cuántico ha sido definido como un tipo de computador que utiliza la habilidad de los sistemas cuánticos, tales como conjuntos de átomos que se encuentran en el mismo estado a la vez. En teoría esta súper imposición permite a este tipo de computador hacer muchos diferentes cálculos al mismo tiempo. Esta capacidad permite desarrollar complejas ecuaciones, como factorizar integrales, a velocidades que no lo pueden permitir el computador convencional.

 

En un computador cuántico la información no es almacenada en hileras de ceros y unos, como en el computador convencional, sino en series de estados mecánicos-cuánticos: tramas direccionales de electrones, por ejemplo, u orientación de polarización en fotones. En 1985, David Deutsch de la Universidad de Oxford señaló que las leyes de la física cuántica permitían a las partículas estar en más de un estado al mismo tiempo, haciendo  posible que cada partícula de la CPU de un computador cuántico almacenara más de un bit de información.

 

Investigadores de la Universidad de Notre-Dame (Indiana) confirmaron recientemente (1999) que se pueden manipular los electrones individualmente para construir circuitos elementales que gasten cantidades ínfimas de energía. Su trabajo abre el camino al mismo tiempo a la fabricación de nuevos componentes (chips) capaces de funcionar a velocidades de 10 a 100 veces mayores que las actuales.

La base del nuevo sistema es el llamado "pozo cuántico", una trampa infinitesimal en la cual se puede encerrar un electrón. Los científicos han creado una célula cuadrada con cuatro pozos cuánticos, en la cual han introducido un par de electrones. Las fuerzas de repulsión provocan el desplazamiento de los electrones que encuentran su equilibrio cuando se ubican en los extremos de una diagonal. Así, una representará el estado 0 y la otra el estado 1, por lo cual una célula registrará un bit de información. Basta desplazar a un electrón para que el otro se acomode en la posición de equilibrio, y así cambiará del valor 0 a 1 o inversamente. (En los transistores actuales, hay que desplazar miles de electrones).

 

Los investigadores ya construyeron chips con múltiples células, capaces de ser utilizados para realizar las operaciones de lógica básicas en los computadores. Falta aún llegar a construir chips más complejos, capaces de contener y procesar todo lo que requiere un computador moderno. Y falta también poder obtener los mismos resultados a "temperatura ambiente", ya que el principal defecto actual del sistema es que requiere una temperatura próxima del 0 absoluto.

 

Biochip

En opinión de Minsky (uno de los creadores de la Inteligencia Artificial) y de los expertos del Santa Fe Institute (centro de estudio de la vida artificial), después del 2010 podría desaparecer paulatinamente la frontera entre lo natural y lo artificial, lo físico y lo biológico.

 

Steen Rasmunsen (del Santa Fe Institute) está convencido de que la vida artificial pronto nacerá en los computadores a partir de experiencias bioquímicas, donde se mezclaría biotecnología e informática. Esto permitiría -entre otras cosas- crear insectos artificiales (medio robots, medio insectos) y el implante de chips en el ser humano, quizás hacia el 2050 . . . ¿con qué consecuencias?

 

"En la oficina del científico Masuo Aizawa, del Instituto de Tecnología de Tokio, nada llama demasiado la atención, excepto una placa de vidrio que flota en un recipiente lleno de un líquido transparente. Se trata de un chip que parece salpicado con barro. Pero las apariencias engañan. Los grumos alargados del chip de Aizawa no son manchas, sino ¡células neurales vivas!, criadas en el precursor de un circuito electrónico-biológico: el primer paso hacia la construcción neurona por neurona, de un cerebro semiartificial.

Cree que puede ser más fácil utilizar células vivas para construir máquinas inteligentes que imitar las funciones de éstas con tecnología de semiconductores, como se ha hecho tradicionalmente.

En el futuro, se podría utilizar el chip neuronal de Aizawa como interfaz entre la prótesis y el sistema nervioso de pacientes que hubieran perdido una extremidad.

 

Si continúa el uso de células vivas en sistemas eléctricos, en los próximos años casi con toda seguridad ocurrirá el advenimiento de dispositivos computacionales que, aunque rudimentarios, serán completamente bioquímicos." (Carolina Gasic, Siglo XXI 297, junio 96, El Mercurio).

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