El acceso lo es todo

Cómo mover datos a la velocidad de la luz

Ilya Leybovich Writer, KBS

Cómo los conjuntos de láseres, la fibra óptica híbrida y las nuevas investigaciones sobre fotónica de silicio introducen nuevas formas de administrar los datos a gran escala.

 

Los adelantos en la tecnología láser permiten que los centros de datos transfieran información con una velocidad y confiabilidad sin precedentes. Los sistemas ópticos existen en todo el mundo, por ello, ¿nos estamos acercando a la era de la computación a la velocidad de la luz?

Es posible que la proliferación de procesadores ultra-rápidos, conexiones a Internet de alta velocidad y comunicaciones casi instantáneas te haga preguntar: “¿Cuánto más rápida podrá ser la tecnología?”

La respuesta es simple: más rápida de lo que jamás podamos imaginar. Hoy, los investigadores e ingenieros de todo el planeta desarrollan sistemas ópticos sofisticados que están cambiando la forma en que se envían y reciben los datos.

dados

De finanzas a videojuegos de primera persona

Una de las principales áreas de innovación basada en la luz es la conectividad de Internet, en la que hace años que los cables de fibra óptica dominan la industria. Pero las redes de fibra dependen de cables que se entierran en el suelo y, en consecuencia, no siempre están rectos, lo que puede reducir la latencia.

En cambio, la óptica de espacio libre —básicamente láseres— transmite la información en líneas perfectamente rectas entre dos puntos, lo que favorece las velocidades de conexión y de transferencia.

Wall Street tomó nota: en un esfuerzo por ahorrar nanosegundos en toda transacción financiera, en la Bolsa de Nueva York y el NASDAQ cotiza la empresa de telecomunicaciones Anova Technologies, en alianza con AOptix, para desarrollar soluciones basadas en la luz.

Se estima que los sistemas láser son tan rápidos como las transmisiones de microondas, al tiempo que tienen la misma capacidad que la fibra óptica de alta velocidad, que transporta miles de veces la cantidad de datos que la microonda. Además, los conjuntos de láseres de Anova realizan cálculos 300 000 veces por segundo para detectar el haz más preciso posible entre torres.

“Vimos una oportunidad para generar una disrupción con el láser”, explicó Mike Persico, fundador y CEO de Anova. “En el pasado, construimos redes inalámbricas de alta capacidad, pero esos sistemas eran sensibles a las condiciones ambientales. ¿Qué nivel tiene una red que deja de funcionar cuando una persona estornuda en la base de la torre?”

Anova descubrió una novedosa forma de manejar esas vulnerabilidades. La empresa desarrolló un sistema híbrido que combina varios espectros con condiciones de atenuación que se excluyen mutuamente. En otras palabras, estos métodos de transmisión tienen fortalezas y deficiencias que se complementan entre sí.

“La lluvia no afecta al láser, pero la niebla sí. En cambio, la niebla no afecta al espectro de radiofrecuencia, pero sí la lluvia. Al crear un híbrido, se garantiza que un espectro siempre transporte datos”, explicó Persico. “De ese modo, tienes un sistema que básicamente nunca se cae”.

El sistema híbrido transmite colectivamente datos por espectros de radiofrecuencia y láser, mientras que un controlador automático analiza el tráfico de datos por byte y selecciona el mejor espectro para el momento.

En un paquete de datos determinado, podría transmitirse el 40 %  por radiofrecuencia y el 60 % por láser. El resultado final es una disponibilidad y capacidad de la red exponencialmente mayor.

“¿Enviamos datos a la velocidad de la luz? Sí, pero eso no significa que se haya acabado la carrera hacia el cero. El siguiente campo de batalla es la capacidad y la disponibilidad”, agregó Persico.

“En lo que respecta a la latencia, estamos prácticamente en el límite máximo. Estamos llegando a un punto en el que los incrementos de tiempo son tan pequeños, medidos en picosegundos, que, en realidad, estamos en el cero”, señaló. “Un sistema informático puede vivir a esas velocidades, pero los seres humanos no, ni siquiera podemos concebir la escala”.

Por otra parte, la conectividad basada en la luz podría tener un gran impacto en la comunidad de videojuegos, ya que las empresas de videojuegos compiten para encontrar maneras de reducir el retraso durante las partidas de varios jugadores.

speed of light

Mientras tanto, proveedores como Anova y AOptix consideran cruzar el próximo umbral de la conectividad láser: crear una red inalámbrica mundial que no dependa de líneas terrestres.

“El próximo reto es encontrar maneras de extender estos sistemas inalámbricos a través del océano en lugar de depender de cables de fibra tendidos por el fondo marino”, afirmó Persico. “Existe un concepto en desarrollo de un puente de aire que puede cruzar el Atlántico, el Pacífico — básicamente, todo el mundo— con conectividad inalámbrica. Pienso que es la próxima gran innovación”.

La supercomputadora basada en la luz

Si la tecnología basada en la luz transmite los datos con más rapidez en todo el mundo, ¿qué ocurriría a nivel micro si dispusiéramos de transmisiones ópticas integradas en los propios chips de las computadoras? Ese es el objetivo del Grupo de soluciones de fotónica de silicio (SPSG) de Intel, que trabaja para incorporar la transmisión láser en los centros de datos y, con el tiempo, en las computadoras personales.

Uno de los principales problemas de la velocidad de los datos es que las computadoras dependen de señales eléctricas que se envían a través de cables de cobre, que encuentran resistencia que degrada y reduce la velocidad de transmisión. Aunque la información se transmita a la velocidad de la luz a través de Internet, los centros de datos y las computadoras se ven limitadas por estas conexiones de cobre.

La fotónica de silicio, que puede mover datos a razón de 100 gigabytes por segundo (más del doble de la velocidad máxima de los cables de redes tradicionales), podría ser la solución del problema.

Intel desarrolló módulos integrados equipados con componentes ópticos, como láseres de silicio, que aplican la transmisión a la velocidad de la luz a nivel del chip y de la placa del circuito, al tiempo que reducen la dependencia del cobre.

“A medida que avancemos en centros de datos y en la computación de alto desempeño, tendremos dispositivos portátiles, clientes, televisores 3D y monitores de alta resolución que exigirán y consumirán más ancho de banda”, explicó Mario Paniccia, Intel Fellow y director general de tecnología del SPSG. “Estamos demostrando la capacidad para proporcionar ese ancho de banda a través de un solo chip con fotónica de silicio”.

Estas tecnologías revolucionarias podrían tener profundas consecuencias. Si se pudieran unir distintas funciones de computación a través de componentes basados en la luz, algún día podría desarrollarse la primera supercomputadora totalmente óptica cuyas velocidades eclipsarían el hardware más potente que existe hoy en día.

A medida que los láseres siguen acelerando la velocidad a la que se transmite la información, pronto podremos ver el inicio de la computación a la velocidad de la luz.

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