Un chip de computadora experimental llamado Ice River puede reutilizar la energía que se le introduce, afirman los investigadores.

Un chip de computadora convencional no puede reutilizar energía. Toda la energía eléctrica que consume para realizar cálculos se convierte inmediatamente en calor inútil. Tu teléfono o portátil "consumirá energía una vez y luego la desperdiciará", afirma Michael Frank, científico de Vaire Computing, la empresa londinense donde se fabricó el nuevo chip de prueba. Cuando tu dispositivo trabaja arduamente, puedes sentir el calor de toda esa energía desperdiciada.

En los centros de datos, grandes cantidades de agua y ventiladores eficientes evitan que las computadoras se sobrecalienten. La IA exige chips informáticos potentes que consumen más electricidad que los del pasado. A medida que la tecnología prolifera, los costos ambientales y energéticos de la computación siguen aumentando.

El nuevo chip, probado en agosto, consumía aproximadamente un 30 % menos de energía que un chip convencional que realizaba el mismo cálculo. El sistema reutilizaba parte de su energía eléctrica en lugar de desperdiciarla en forma de calor. «Esto es muy emocionante», afirma Aatmesh Shrivastava, ingeniero informático de la Universidad Northeastern de Boston. «Todos queremos un sistema informático que permita recuperar energía».

Para desarrollar Ice River, Frank y el equipo de Vaire reinventaron dos características ineficientes de los chips de computadora modernos.

En primer lugar, los chips que se venden ahora desperdician energía borrando información. La lógica de un chip típico (los circuitos y las reglas que determinan cómo procesa la información) solo funciona en una dirección. Al realizar un cálculo, se borran los unos y los ceros originales, lo que genera calor. IceRiver, en cambio, utiliza lógica reversible, que le permite descompilar y recuperar la información original. Esto evita la pérdida de calor por borrados.

En segundo lugar, los chips modernos desperdician energía cuando su voltaje cambia rápidamente. Como un martillo, la fuente de alimentación convierte los 1 en 0 o viceversa. Esto permite un cálculo muy rápido, pero esos cambios rápidos generan calor.

En cambio, IceRiver utiliza un enfoque llamado computación adiabática, en el que los voltajes suben y bajan gradualmente. "Se puede pensar en [la energía] como si se balanceara de un lado a otro", dice Frank. Es más como un péndulo que como un martillo. El sistema puede mantenerse parcialmente en funcionamiento y reutilizar la energía en las siguientes operaciones. Es importante destacar que la fuente de alimentación que realiza todo esto está alojada en el propio chip.

Los informáticos saben desde la década de 1960 que este tipo de sistema es teóricamente posible. En la década de 1990, en el MIT, Frank trabajó en sistemas de prueba que demostraron el funcionamiento de la lógica reversible. Pero Ice River es el primer chip físico que combina la lógica reversible con una fuente de alimentación integrada similar a un péndulo, afirma. Con solo una u otra, añade Frank, no se puede reutilizar una cantidad significativa de energía.

La prueba de agosto fue una importante prueba de concepto. Antes de ese momento, Hannah Earley, cofundadora de Vaire, comenta: «He estado dibujando el chip en papel y ejecutándolo en simulación». Estaba emocionada de ver finalmente a Ice River funcionando en la vida real.

Erik DeBenedictis, quien dirige la empresa de informática Zettaflops en Albuquerque, Nuevo México, dice que Vaire está "mucho más cerca" de un chip reversible que sería útil en el mundo real que cualquier otro que haya existido hasta ahora.

Sin embargo, aún queda mucho camino por recorrer. "Este tipo de tecnología tardará mucho en generalizarse", afirma Shrivastava. Para empezar, la computación adiabática "es un proceso lento", añade. Dado que estos chips no se calientan como los convencionales, se pueden compactar para compensar la menor velocidad, pero eso aumenta el coste. Vaire tendrá que encontrar maneras de escalar eficazmente y reutilizar aún más energía. "Tienen un reto por delante", afirma DeBenedictis.

Citas

D. Genkina et al . La computación reversible escapa del laboratorio: Una startup planea el primer chip basado en este peculiar esquema de ahorro de energía . IEEE Spectrum, vol. 62. Enero de 2025. doi: 10.1109/MSPEC.2025.10829737.

Por Kathryn Hulick​

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