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Procesador Paxel: por encima de la Ley de Moore.

Los investigadores han desarrollado un tipo de procesador llamado PAXEL, un dispositivo que potencialmente puede pasar por alto la Ley de Moore y aumentar la velocidad y la eficiencia de la informática.



Los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal, son la base de la mayoría de los circuitos electrónicos integrados, pero están limitados por la Ley de Moore, que dice que el número de chips de microprocesador en un solo circuito electrónico se duplicará cada dos años. Sin embargo, hay un límite inherente a esto, basado en la forma en que el tamaño de los chips del microprocesador se relaciona con la naturaleza mecánica cuántica de los electrones.

Es posible superar parcialmente el problema de la Ley de Moore utilizando el procesamiento paralelo, en el que múltiples procesadores realizan cálculos simultáneos. Sin embargo, este enfoque no funciona para todas las aplicaciones.

En un artículo en APL Photonics, de AIP Publishing, los investigadores analizaron otra técnica para usar la luz para el paso de transporte de datos en circuitos integrados, ya que los fotones no están sujetos a la Ley de Moore. En lugar de circuitos electrónicos integrados, mucho nuevo desarrollo ahora involucra circuitos integrados fotónicos (PIC). El acelerador PAXEL adopta este enfoque y utiliza nanofotónica de bajo consumo, que son PIC muy pequeños.

Las nanofotónicas, como las que se usan en PAXEL, funcionan a la velocidad de la luz y pueden realizar cálculos de manera analógica, con datos mapeados en niveles de intensidad de luz. Las multiplicaciones o adiciones se realizan variando la intensidad de la luz. Los investigadores consideraron diferentes arquitecturas PAXEL para una variedad de usos que incluyen redes neuronales artificiales, computación de reservorios, lógica de puerta de entrada, toma de decisiones y detección comprimida.

Una aplicación particularmente interesante de PAXEL es la denominada computación de niebla. Esto es como la computación en la nube, pero utiliza recursos computacionales (servidores) cerca del "terreno" donde se produce el evento de origen. Un PAXEL compacto conectado a una tableta u otro dispositivo portátil podría detectar señales y transmitir la información a través de un enlace inalámbrico 5G a los recursos de computación de niebla cercanos para el análisis de datos.

Se espera que las aplicaciones de esta nueva tecnología en una amplia gama de áreas, incluidas las pruebas de punto de atención médica y veterinaria, diagnósticos, pruebas de drogas y alimentos, y biodefensa. A medida que más de nuestros dispositivos domésticos y comerciales estén conectados a través de la web, se necesitará una mejor capacidad informática, incluido el transporte de datos con una mayor eficiencia energética. Se espera que avances como PAXEL ayuden a satisfacer estas necesidades.



Enlace al trabajo de investigación: Ken-ichi Kitayama, Masaya Notomi, Makoto Naruse, Koji Inoue, Satoshi Kawakami, Atsushi Uchida. Novel frontier of photonics for data processing—Photonic accelerator. APL Photonics, 2019


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