Nuevos nanodispositivos aumentarán la potencia de los ordenadores

La industria y los informáticos certifican que, año a año, los ordenadores van aumentando su velocidad. Sin embargo, también advierten que esta tendencia empieza a ralentizarse según los componentes usados en los circuitos electrónicos van reduciendo su tamaño hasta alcanzar sólo el de unos cuantos átomos. Informáticos de HP Labs, en Palo Alto, California, aseguran que un nuevo componente electrónico, el memristor, permitirá seguir incrementando la potencia de nuestros ordenadores en los años venideros.

El nombre viene de una palabra compuesta por los términos ingleses “memory” y “resistor” (memoria y resistencia). Los memristors fueron predichos por primera vez en 1971 por el profesor de Berkeley Leon Chua. Se trata de nanodispositivos con una propiedad que los hace únicos: pueden «memorizar» cualquier corriente que pase a través de ellos.

Asimismo, estos dispositivos tienen la capacidad de almacenar y recuperar una amplia gama de valores intermedios, y no sólo los binarios 1 y 0 utilizados por los chips convencionales. Esto les permite funcionar como sinapsis biológicas y los hace ideales para muchas aplicaciones de inteligencia artificial que van desde visión de máquinas hasta entendimiento del habla.

Según informa Technology Review, después de redescubrir el trabajo de Chua, una mera teoría hasta este mismo año, los investigadores del HP Labs, dirigidos por Stan Williams, anunciaron el mes de mayo pasado la construcción del primer memristor que funcionaba. Hace unos días, el mismo equipo mostró al mundo cómo estos pequeños dispositivos se pueden integrar en un circuito. La integración de los memristors permite que los circuitos tengan menos transistores, lo que a su vez permite que una mayor cantidad de componentes puedan ser empaquetados en el mismo espacio físico, usando además menos energía para su funcionamiento.

Chip híbrido

Para incrementar el rendimiento, normalmente se reducen los componentes electrónicos para que puedan caber más en un circuito. El planteamiento de Williams y su equipo es diferente. En concreto, quitaron algunos transistores y los sustituyeron por un pequeño número de memristors. Es decir, han fabricado un chip híbrido formado por memristors y transistores, lo que ha dado como resultado un rendimiento mucho mayor.

Un memristor funciona de un modo muy parecido a como lo hace una resistencia (un componente electrónico que introduce una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito), pero con una gran diferencia: puede cambiar la resistencia dependiendo de la cantidad y la dirección del voltaje aplicado y, además, tiene la capacidad de recordar sus resistencia incluso si el voltaje está apagado.

Estas propiedades poco habituales son muy interesantes tanto para los científicos como para los informáticos. Un memristor puede desempeñar las mismas funciones lógicas que varios transistores, lo que lo convierte en una prometedora manera de incrementar la potencia de los ordenadores.

La investigación sobre los memristors está todavía en su infancia. Aún así, HP Labs está trabajando en varios proyectos prácticos y útiles.

Menos transistores

La gran ventaja de estos pequeños dispositivos es que están hechos con los mismos materiales usados en los circuitos normales. De esta manera, pueden ser fácilmente integrados con los transistores. El equipo de Williams ha construido un FPGA (Field Programmable Gate Array, un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y funcionalidad se puede programar) usando un nuevo diseño que incluye memristors (hecho de un semiconductor de dióxido de titanio) y muchos menos transistores de lo normal.

Los informáticos usan los FPGA para testar prototipos de chips porque, en ellos, pueden ser reconfigurados para desempeñar una gran cantidad de tareas diferentes. Para que los FPGA sean flexibles, tienen que ser grandes y también caros. En el nuevo chip desarrollado por HP Labs, estas tareas pueden ser realizadas por los memristors, lo que según sus creadores abarataría significativamente su precio.

Los próximos años serán muy importantes para este campo de investigación. Por ahora, el mayor impedimento para que los memristors lleguen a estar en productos informáticos comercializables es que muy pocos puede diseñar circuitos usando estos dispositivos. Aún así, Williams predice que estarán disponibles comercialmente en el plazo de tres años.