En 2001, una odisea en el espacio aparece el primer ordenador en las películas de ciencia ficción; este ordenador se vuelve informáticamente loco y asesina a la tripulación. La idea de las máquinas inteligentes que se rebelan contra los seres humanos aparece desde entonces en muchas películas: Terminator, Matrix... Seguro que la lista aumentará en el futuro.

Nadie tiene miedo de un coche, una lavadora o un televisor de último modelo. Sin embargo, la idea de un ordenador que tome decisiones por su cuenta pone los pelos de punta. Basta con que se estropeen (por puro accidente) los ordenadores que controlan el tráfico aéreo o los semáforos de una ciudad para organizar un caos de cuidado. Pero imaginemos lo que sucedería si uno de esos ordenadores pudiera tomar decisiones malvadas, a conciencia. Y el caso es que la organización de muchos asuntos humanos depende cada vez más de los ordenadores, en campos que van desde la medicina a la economía.

El primer ordenador: el ENIAC

Conocer la historia nos permite asomamos a lo que puede ser el futuro. El primer ordenador construido en el mundo, el ENIAC, no se fabricó con fines pacíficos, sino para investiga sobre la bomba atómica y, en particular, sobre balística. Permitía calcular la trayectoria de una carga de artillería antes de que esta alcanzara su objetivo. Era un monstruo que pesaba tamaño miles de veces más pequeño.

Con el tiempo, los amasijos de cables fueron sustituidos por circuitos impresos. Al ir reduciéndose progresivamente el tamaño, los procesadores se hicieron más diminutos; eran más rápidos porque la electricidad tenía que recorrer menos distancia para hacer la misma tarea; consumían menos energía; era más barato fabricados … Al mismo tiempo, se incorporaron periféricos que ENIAC no tenía entonces, como teclados y pantallas. O se reinventaron otros para adaptarlos a las funciones de estas nuevas máquinas: ratones, escáneres, impresoras, cámaras, robots, etc.

A medida que los ordenadores fueron ganando en rapidez de cálculo y en capacidad para almacenar información, los científicos fueron aplicándolos a más y más campos de investigación: matemáticas, medicina, ingeniería, economía, control de tráfico, meteorología, astronomía, música, agricultura … por no hablar de usos militares. Los usuarios particulares también aprovechamos su potencia para manejar imágenes y sonido, jugar, manipular textos, fotografías o vídeos, guardar música…

iTodos piden superordenadores!

En informática, funciona una ley llamada la «regla del 90/10», según la cual el noventa por ciento de los usuarios utiliza solo el diez por ciento de la capacidad de un ordenador, mientras el diez por ciento utiliza el noventa por ciento de su potencia. De esta regla se escapan algunos científicos, que siempre tienden a exprimir el ordenador al máximo, pidiéndole el triple de sus posibilidades.

Los meteorólogos, por ejemplo, hace veinte años se conformaban con los datos de las estaciones terrestres y alguna fotografía de satélite. Hoy, cuando los satélites artificiales son capaces de tomar miles de imágenes diarias y millones de datos de distintas zonas de la atmósfera, reclaman superordenadores, máquinas gigantescas en tamaño y en posibilidades, capaces de realizar billones de operaciones por segundo para manipular datos y fotos con las que predecir el tiempo con una precisión cada vez mayor.

Los físicos que trabajan investigando la materia, los biólogos que descifran el genoma de animales y planta, los químicos que tratan de entender cómo funcionan las proteínas, los ecólogos que estudian la biosfera a nivel global, los economistas que controlan millones de operaciones bancarias en todo el mundo, los astrónomos que tratan de imaginar cómo fue el origen del universo… Todos piden superordenadores. ¡Por no hablar de los matemáticos! Además, están los dibujantes de películas por ordenador; los diseñadores de aviones, barcos y naves espaciales… y un largo etcétera.

Super e hiperordenadores

Un superordenador, básicamente, es una máquina tremendamente rápida, muy capaz y, sobre todo, muy cara. Hay que adelantar que, como todo es relativo, hay constructores que ya intentan diseñar hiperordenadores.¿Dónde está la diferencia entre unos y otros? En su capacidad de cálculo, que resulta inimaginablemente grande.

Se ha dicho antes que un ordenador doméstico es capaz de realizar cien millones de operaciones por segundo. En lenguaje informático, cada una de estas operaciones es un flop; y, por tanto, ese ordenador va a una velocidad de cien megaflops. Un superordenador es capaz de alcanzar el teraflop: un billón de operaciones por segundo. Un hiperordenador alcanzaría el petaflops: mil billones de operaciones por segundo.

En resumen; un superordenador es mil veces más rápido que un ordenador corriente, y un hiperordenador es mil veces más rápido que un superordenador.

Lo normal es que cuando se manejan números grandes alguien se sienta perdido. Para que transcurra un billón de segundos (es decir, para llegar a los terasegundos), tienen que pasar casi treinta y dos mil años. Para llegar a los petasegundos, deberían pasar casi treinta y dos millones de años. Un superordenadar lo que hace es «manejar» los segundos de treinta y dos mil años … ¡cada segundo! (El hiperordenador que se sueña construir sería mil veces más rápido).

Alguien podría cuestionar para qué sirven estos monstruos informáticos, y quizá no le falte razón. Como es de suponer, la fabricación de ordenadores de este tipo requiere muchísimo dinero, que podría destinarse a otras necesidades. Además de esto, está el propio desarrollo de la técnica, que convierte en anticuados los ordenadores pasado un determinado tiempo. ¿Para qué correr tanto? A finales de los años setenta, un ordenador capaz de realizar las mismas funciones que nuestro ordenador doméstico costaba cuarenta millones de euros: hoy, cuesta menos de dos mil… ¿Por qué no esperar?

Parte de las prisas tiene que ver con la urgencia de nuestra civilización. El meteorólogo tiene millones de datos con los que dar un buen pronóstico del tiempo para mañana, que es lo que quieren muchos ciudadanos. Pero los datos los tiene que dar esta noche, y no dentro de dos días. Por eso, solicita un superordenador. 0, por ejemplo, queremos que nuestras operaciones bancarias sean instantáneas: al sacar dinero de un cajero automático queremos, además, que esa gestión sea realizada con grandes medidas de seguridad. Para eso, son necesarios ordenadores capaces de codificar información. Los bancos también necesitan superordenadores.

Además, los fabricantes de ordenadores tienen su propio punto de vista y, se supone, un negocio que vender. Por otro lado, argumentan, los avances que hoy se hagan en investigación y fabricación de superordenadores redundarán tarde o temprano en los usuarios. Y hay problemas relacionados con el ensayo de medicinas, la lucha contra el cáncer, la detección de terremotos… El caso es que unos siguen pidiéndolos y otros intentando construidos.

Hasta hace poco, los ordenadores se han hecho más y más rápidos debido a la miniaturización de sus componentes. Pero ya casi se ha llegado al límite. Los modernos discos duros de un ordenador giran a una velocidad de unas siete mil revoluciones por minuto; a pesar de que en el interior de estos aparatos se hace el vacío, a una velocidad algo mayor se producen «tormentas magnéticas» que destruyen la información. Los hilos conductores de un microprocesador tienen una anchura quinientas veces más delgada que un cabello humano; un poco por debajo de ese límite, se producen efectos electrónicos que hacen incontrolables los datos. Y además está el efecto del calor, que funde componentes demasiado pequeños. No cabe duda de que se inventarán nuevos materiales que amplíen un poco estos límites, pero todos los científicos están de acuerdo en que ese camino tiende a su fin.

La simulación del flujo de aire alrededor de un avión en vuelo requiere, por ejemplo, unos cinco billones de operaciones. Una posibilidad a la hora de resolver un problema enorme (da lo mismo transportar una tonelada de piedras que analizar cómo vuela un avión) consiste en dividir el trabajo en partes y repartido entre varias personas. En el proyecto SETI de búsqueda de vida extraterrestre colaboraron más de tres millones de ordenadores de todo el mundo; esto supuso el equivalente de ochocientos mil años de trabajo de un procesador. En otro proyecto llamado GIMPS, que buscaba enormes números primos, trabajaron ciento treinta mil ordenadores repartidos por todo el mundo, lo que permitió lograr los mayores primos conocidos, uno de ellos de cuatro millones de cifras…

Esta idea de trabajo compartido es la que siguen, en definitiva, los superordenadores. Un ordenador doméstico lleva un solo microprocesador. Un superordenador está fabricado con decenas, cientos e incluso miles de microprocesadores avanzados, que realizan en paralelo un trabajo compartido y que por ello pueden llevar a cabo cálculos largos y complejos. Naturalmente, la construcción no consiste solo en amontonar procesadores, sino en resolver otros muchos problemas que están al alcance solo de especialistas muy cualificados y que no solo tienen que ver con la forma de trabajo del ordenador. Estas máquinas resultan gigantescas, precisan suministros especiales de electricidad, requieren que los edificios estén protegidos sísmica y magnéticamente, exigen sistemas de refrigeración muy sofisticados … Por no hablar de los programas que se necesitan para controlar la información entre los procesadores, de modo que el trabajo colectivo no sea un caos.

Cambios tecnológicos en el futuro

Los cambios tecnológicos que afectan a la informática son tan rápidos que resulta muy difícil adelantar cuál va a ser el futuro de los superordenadores, cuánto va a tardarse en fabricar hiperordenadores y cuál será el siguiente paso. No obstante, en la actualidad hay varias líneas de investigación abiertas, que pueden afectar a nuestras vidas cotidianas y a la organización del mundo a corto o medio plazo.

He aquí algunas de ellas:

  1. Nuevos materiales. Los procesadores actuales están construidos con silicio; los límites físicos de la construcción de microprocesadores están cercanos. Se experimenta con nuevas sustancias, como el arseniuro de galio, para fabricar microprocesadores de tamaño aún más reducido y, por tanto, más veloces.

  2. Superconductividad. A temperaturas próximas al cero absoluto (-276 ºC), la electricidad fluye sin resistencia Esto permite mayor eficacia en la conducción de corrientes eléctricas, menor consumo y más rapidez en las operaciones.

  3. Procesadores especializados. Los procesadores actuales son capaces de realizar muchas tareas diferentes, desde analizar imágenes y sonidos a realizar cálculos numéricos. Se, pretende construir procesadores especializados y más eficaces en cada una de estas tareas.

  4. Memorias holográficas. El almacenamiento de información se realiza mediante magnetismo (en los discos duros o quema por láser (en los discos compactos). Se prevé que en cierto tiempo se realizará por conjuntos de rayos láser: trabajando en tres dimensiones sobre ciertos materiales.

  5. Fibras ópticas. Los cables metálicos permiten trasladar hasta cientos de megabits por segundo; sin embargo, las señales ópticas producidas por rayos láser y conducidos por fibras ópticas permitirán llegar a velocidades de varios gigabits por segundo.

  6. Optotrónica. Si los ordenadores actuales se basan en el recorrido de electrones en un circuito, es posible que en el futuro se basen en rayos de luz, no solo en la comunicación sino también en el cálculo. Esto permitirá una velocidad de ejecución mucho más elevada, sin los límites que tienen los materiales actuales.

  7. Ordenadores biológicos. Se está trabajando en la posibilidad de fabricar ordenadores a partir de moléculas de proteínas y ADN encajadas en un cristal. Los teóricos aseguran que con ello sería posible fabricar ordenadores miles de veces más potentes en un espacio millones de veces más reducidos.

  8. Ordenadores cuánticos. Los mecanismos para procesar y almacenar información serían átomos, pequeñas moléculas, fotones, etc. Esto les permitiría interactuar unos con otros de una forma casi instantánea, de modo que resolverían enormes problemas en un tiempo inimaginablemente breve. Para hacerse una idea de su velocidad de proceso, calcular la descomposición en factores primos de un número de cuatrocientas cifras llevaría, en un veloz ordenador actual, quince mil millones de años. ¡Más de la edad que tiene el universo! Con un ordenador cuántico, esa tarea se realizaría en unas pocas horas.

A la rapidez con la que suceden los acontecimientos, es difícil adivinar el futuro. En 1976, las naves Voyager que realizaron un recorrido por el sistema solar llevaban seis ordenadores cuya potencia de cálculo era de seiscientos cuarenta megabytes algo que resultaba prodigioso para la época y que hoy en día es superado por cualquier ordenador doméstico. Hay quienes auguran que en un próximo futuro los ordenadores se encerrarán en cápsulas del tamaño de un grano de arena; e incluso que se podrán integrar en el tejido vivo de un animal…

Lo que nos lleva al principio de este artículo: a campos relacionados con la ciencia ficción y, también, con la ética del comportamiento humano. Resulta indudable que el desarrollo científico supone innegables ventajas pero, también, enormes riesgos si no se adoptan las debidas precauciones. La investigación sobre informática requiere además enormes inversiones económicas, que solo están al alcance de pocas empresas.

¿Supondrán estos avances una reducción de la distancia que hay entre los países pobres y los países ricos? ¿O no harán más que aumentarlas?