martes, 25 de octubre de 2011

Los ordenadores del futuro. Tendencias.

Con los ordenadores acercándose a su frontera atómica, nuevas funcionalidades reclamando su lugar y la interfaz mente ordenador en continuo avance, las tendencias en el futuro de los ordenadores parecen orientarse a sistemas inspirados en la biología y cognición humanas.
Funcionalidad.
En la vida real los problemas no surgen con un abanico de soluciones entre las que está la respuesta. Surgen más bien porque se han quebrado las pautas existentes y se requiere una formulación completamente nueva. Los únicos sistemas capaces de formular nuevas hipótesis sobre problemas completamente nuevos son los sistemas cognitivos biológicos (cerebro).
El modelo actual de computación consiste en un programa que realiza cálculos con los datos. Es el modelo calculadora. El programa hará exactamente lo que el programador le haya escrito. El ordenador hace lo mismo que un humano con papel (mucho), lápiz (mucho) y tiempo (muchísimo).
La inteligencia artificial plantea desde hace años muchos otros sistemas que no se han puesto en marcha hasta el momento por dificultades relativas a la potencia de las máquinas, o inversión en programación.
Todo esto ha cambiado con la llegada de Watson. Watson implementa algunas de las ideas existentes de la inteligencia artificial y promueve otras nuevas. En el futuro los ordenadores deberían de ser capaces de:
  • moverse en un mundo ambiguo, como es el mundo real
  • dar por sentado que no existe la respuesta correcta, en todo caso existe la mejor respuesta
  • plantear hipótesis nuevas sobre problemas nuevos no formales- plantear preguntas (no solo respuestas)
  • aprender.
Watson plantea un modelo de aprendizaje estático (hay que darle las respuestas para que aprenda de ellas). En el futuro el aprendizaje será dinámico y autónomo. El sistema será capaz de detectar por sí solo pautas en el entorno, aprenderá de ellas y modificará sus respuestas.
Diseño. Hardware.
Von Neumann diseñó la arquitectura de ordenadores que ha estado vigente durante medio siglo. En esencia distingue datos y programas (y su confusión es la causa más común de los cuelgues de Windows) procesador y memoria, hardware y software. En los sistemas biológicos ninguna de las tres distinciones existe.
Con el HW llegando a la frontera del átomo, la ley de Moore que establece que la potencia se duplica cada dos años parece que puede llegar a su fin. Pero el objetivo no es solo hacer ordenadores más potentes. También deben de ser más pequeños y más eficientes energéticamente. El cerebro humano consume 20 vatios. El superordenador actual más grande proporciona mucha menor capacidad de cómputo y consume 10 megavatios, medio millón de veces más que el cerebro. Si llegamos a fabricar transistores de 5 nanómetros en el 2020, Watson sería aún 1.000 veces más ineficiente que el cerebro humano.
El ordenador más rápido funciona a 5GHz. Una neurona media funciona a 10Hz. 500 millones de veces más lenta.
Los ordenadores cuánticos no funcionan aún y no está claro que lleguen a funcionar nunca. ¿Qué nos queda?
Los ordenadores bioinspirados. Ordenadores donde no haya HW y SW, programas y datos, procesador y memoria. Es el objetivo del proyecto DARPA-SyNAPSE: construir redes neurales empaquetadas en un chip que funcionen como el cerebro. Memoria y procesador, programas y datos, HW y SW se encuentran en un único elemento de decisión: la sinapsis que aprende. Para conseguirlo, se utiliza un enfoque multidiscipilar que incluye supercomputación, neurociencia, nanotecnología y aprendizaje de máquinas.
Interfaz.
Con la llegada de los smartphones, la implantación de prótesis y los nuevos interfaces táctiles y basados en voz está claro que nuestra interacción con los ordenadores va a cambiar de modo radical. Pasaremos de ordenadores que podemos tocar a ordenadores que estén dentro de nosotros: dispositivos bioelectrónicos. La voz, el movimiento y el registro de parámetros biológicos serán ubicuos. La informática se hace invisible.

6 comentarios:

  1. No estoy de acuerdo con que el consumo del cerebro sea de sólo 20 vatios. Es un estimado que descarta un hecho muy importante: el cerebro humano incorpora materia nueva para funcionar (forma sinapsis nuevas), y si hacemos la traducción de materia/energía el resultado es muchas órdenes de magnitud mayor. No he oído de ningún proyecto actual que contemple un ordenador que crezca a nivel de hardware en base a su propia "experiencia"; es muy distinto de una simple ampliación de memoria.

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  2. Hola Guille.
    Lo de los 20 vatios lo he leído múltiples veces. No sé cómo está hecho el cálculo. Supongo que dividiendo las calorías que comemos entre 5. Son esos números que se manejan sin saber exactamente de donde vienen. Pero es una cifra que se repite. Como lo de las 100.000.000.000 de neuronas.
    Respecto del ordenador que crece, desde luego no hay nada de eso: llega el técnico y le hace una ampliación.
    Un saludo

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  3. @Antonio: sí, yo he leído también lo de los 20 vatios, pero si tomas la ecuación de Einstein de E=MC², cuando el cerebro incorpora una sola molécula de glucosa ya hablamos de varios gigavatios de energía. El punto es que el cerebro no sólo consume calorías: también consume materia, y ahí está el chiste. La medida de calorías consumidas (20 vatios) no es suficiente para ponderar el consumo del cerebro necesario para procesar.

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  4. Cuidado con cómo aplicas E=MC². Lo que comentas es la energía que tiene la materia si la desintegras y la transformas completamente en energía, que no es el caso.
    La energía que obtiene el cuerpo humano lo hace por reacciones químicas (del compuesto X se pasa al Y, desprendiendo energía) y no creo que se obtengan gigavatios.

    Sobre las calorías consumidas, no tengo ni idea, pero tengo la sensación que el cerebro parece bastante eficiente en comparación con un ordenador.

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  5. Guille, creo que el asunto es como lo comenta nunes. Lo revisaré pero no parece que se transforme materia en energía en los procesos de alimentación. Es más bien una transformación de una forma de energía que contienen los alimentos (enlaces químicos) en otra forma de energía (moléculas que se cargan de energía, viajan a otros puntos, descargan energía que genera contracciones musculares...)

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  6. Hechas las revisiones...
    No hay reacciones nucleares en bioquímica por lo que la ecuación de Einstein no se aplica.
    En una reacción bioquímica no se pierde ni gana masa.
    Es una reacción molecular en la que al crear o romper los enlaces moleculares se gana o pierde energía

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