Un grupo de investigadores en Japón ha desarrollado un nuevo tipo de procesador conocido como PAXEL, un dispositivo que potencialmente puede eludir la Ley de Moore y aumentar la velocidad y la eficiencia de la computación. PAXEL, que significa acelerador fotónico, se coloca en la parte frontal de una computadora digital y está optimizado para realizar funciones específicas, pero con menos consumo de energía que el necesario para dispositivos totalmente electrónicos.

Los transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico son la base de la mayoría de los circuitos electrónicos integrados, pero están limitados por la Ley de Moore, que dice que la cantidad de chips de microprocesador en un solo circuito electrónico se duplicará cada dos años. Hay un límite inherente a esto, aunque, 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 mediante el procesamiento en paralelo, en el que varios procesadores realizan cálculos simultáneos. Este enfoque no funciona para todas las aplicaciones, sin embargo.

En un papel 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, muchos de los nuevos desarrollos ahora involucran circuitos integrados fotónicos (PIC). El acelerador PAXEL adopta este enfoque y utiliza nanofotónica de bajo consumo, que son PIC muy pequeños.

Nanofotónica, como los utilizados en PAXEL, operan a la velocidad de la luz y pueden realizar cálculos de forma analógica, con datos mapeados en niveles de intensidad de luz. A continuación, se realizan multiplicaciones o adiciones variando la intensidad de la luz. Los investigadores consideraron diferentes arquitecturas PAXEL para una variedad de usos, incluidas las redes neuronales artificiales, computación de yacimientos, lógica de puerta de paso, toma de decisiones y detección comprimida.

Una aplicación particularmente interesante de PAXEL es la denominada computación en la niebla. Esto es como la computación en la nube, pero usa recursos computacionales (servidores) cerca del "suelo" donde ocurre el evento que lo originó. 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 informáticos de niebla cercanos para el análisis de datos.

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