Los centros de datos están procesando datos y distribuyendo los resultados a velocidades asombrosas, y sistemas tan robustos requieren una cantidad significativa de energía, tanta energía, De hecho, que se prevé que la tecnología de la información y las comunicaciones represente el 20% del consumo total de energía en los Estados Unidos para 2020.

Para responder a esta demanda, un equipo de investigadores de Japón y Estados Unidos ha desarrollado un marco para reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia. Publicaron sus resultados el 19 de julio en Informes científicos , a Naturaleza diario.

"La cantidad significativa de consumo de energía se ha convertido en un problema crítico en la sociedad moderna, "dijo Olivia Chen, autor correspondiente del artículo y profesor asistente en el Instituto de Ciencias Avanzadas de la Universidad Nacional de Yokohama. "Existe un requisito urgente de tecnologías informáticas extremadamente eficientes desde el punto de vista energético".

El equipo de investigación utilizó un proceso de lógica digital llamado Adiabatic Quantum-Flux-Parametron (AQFP). La idea detrás de la lógica es que la corriente continua debe reemplazarse por corriente alterna. La corriente alterna actúa como señal de reloj y como fuente de alimentación, ya que la corriente cambia de dirección, señala la próxima fase de tiempo para la computación.

La lógica, según Chen, podría mejorar las tecnologías de comunicación convencionales con los procesos de fabricación actualmente disponibles.

"Sin embargo, falta una sistemática, Marco de síntesis automático para traducir de la descripción lógica de alto nivel a las estructuras de lista de conexiones del circuito Adiabatic Quantum-Flux-Parametron, "Chen dijo, refiriéndose a los procesadores individuales dentro del circuito. "En este papel, mitigamos esa brecha presentando un flujo automático. También demostramos que AQFP puede lograr una reducción en el uso de energía en varios órdenes de magnitud en comparación con las tecnologías tradicionales ".

Los investigadores propusieron un marco de arriba hacia abajo para computar decisiones que también puede analizar su propio desempeño. Para hacer esto, usaron síntesis lógica, un proceso por el cual dirigen el paso de información a través de puertas lógicas dentro de la unidad de procesamiento. Las puertas lógicas pueden recibir un poco de información y dar como resultado una respuesta de sí o no. La respuesta puede activar otras puertas para responder y hacer avanzar el proceso, o detenerlo por completo.

Con esta base, los investigadores desarrollaron una lógica de cálculo que toma la comprensión de alto nivel del procesamiento y cuánta energía usa y disipa un sistema y la describe como un mapa optimizado para cada puerta dentro del modelo de circuito. De esto, Chen y el equipo de investigación pueden equilibrar la estimación de la potencia necesaria para procesar a través del sistema y la energía que el sistema disipa.

Según Chen, este enfoque también compensa la energía de enfriamiento necesaria para las tecnologías superconductoras y reduce la disipación de energía en dos órdenes de magnitud.

"Estos resultados demuestran el potencial de la tecnología y las aplicaciones de AQFP para aplicaciones a gran escala, cálculos de alto rendimiento y eficiencia energética, "Dijo Chen.

Por último, los investigadores planean desarrollar un marco completamente automatizado para generar el diseño de circuito AQFP más eficiente.

"Los resultados de síntesis de los circuitos AQFP son muy prometedores en términos de computación de alto rendimiento y eficiencia energética, ", Dijo Chen." Con el futuro avance y la madurez de la tecnología de fabricación AQFP, anticipamos aplicaciones más amplias que van desde aplicaciones espaciales hasta instalaciones informáticas a gran escala, como centros de datos ".