¿Cómo reducir el consumo de energía de los centros de datos y así reducir el impacto energético de las TI? Esta es una pregunta a la que muchos equipos científicos han tratado de encontrar una respuesta durante la última década.

En los albores de esta nueva década, los científicos japoneses parecen tener el comienzo de una solución. En un informe publicado en diciembre en el Journal of Solid-State Circuits del IEEE, explicaron que habían desarrollado un , es decir, un microprocesador con cero resistencia eléctrica.

La demanda de energía seguirá aumentando si no se toman medidas

A pesar de que la mayoría de las principales empresas de TI (Google, Apple, Amazon, Facebook, etc.) dicen que están cambiando a energía verde y podrían usar solo esta forma de energía para impulsar el 100% de sus actividades globales durante los próximos 20 años, sin embargo, el consumo de energía de los centros de datos no disminuirá.

En un informe de estudio publicado en noviembre pasado, la Comisión Europea estima que, solo en la unión, el consumo de electricidad de los centros de datos podría alcanzar hasta 98,5 TWh para 2030.

En octubre de 2020, un informe sobre el estado de la electricidad en Suecia encontró que solo en el país Amazon, Google y Facebook usan el equivalente a la mitad de la energía producida por una central nuclear. Si los centros de datos de estos gigantes de Internet continúan consumiendo tanta energía, el país podría enfrentar una grave escasez de energía muy pronto.

La eficiencia energética de la computación en nube es una de las principales prioridades de la Unión Europea. Como resultado, su estrategia digital apunta a crear centros de datos climáticamente neutrales, altamente eficientes desde el punto de vista energético y sostenibles para 2030 a más tardar.

En todo el mundo, los estudios muestran que las computadoras consumen hoy una cantidad asombrosa de energía y según una estimación reciente, los centros de datos por sí solos consumen el 2% de la electricidad del mundo, una cifra que se espera aumente al 8%.

El grupo de investigación japonés se propuso crear un microprocesador superconductor adiabático, lo que significa que, en principio, el sistema no gana ni pierde energía durante el proceso de cálculo.

Microprocesador MANA (Arquitectura de integración adiabática monolítica)

Según los investigadores, existen microprocesadores semiconductores adiabáticos, pero el nuevo microprocesador prototipo, llamado MANA (Arquitectura de integración adiabática monolítica), es el primer microprocesador superconductor adiabático del mundo. 

Está compuesto de niobio superconductor y se basa en componentes de hardware llamados AQFP (adiabatic quantum-flux-parametrons). Cada AQFP se compone de unos pocos interruptores de unión Josephson de acción rápida, que requieren muy poca energía para soportar la electrónica superconductora.

Además, el microprocesador MANA incluye más de 20.000 uniones Josephson (o más de 10.000 AQFP) en total.

“Los AQFP utilizados para crear el microprocesador se han optimizado para funcionar adiabáticamente de modo que la energía extraída de la fuente de alimentación se pueda recuperar a frecuencias de reloj relativamente bajas hasta alrededor de 10 GHz”, explicó Christopher Ayala, profesor asociado del Instituto de Ciencias Avanzadas de Universidad Nacional de Yokohama, Japón, que ayudó a desarrollar el nuevo microprocesador.

Finalmente, dado que el microprocesador MANA requiere temperaturas al nivel de helio líquido, es más adecuado para infraestructuras de TI a gran escala, como centros de datos y supercomputadoras, donde se podrían utilizar sistemas de enfriamiento criogénico.

“La mayoría de estos obstáculos, a saber, la eficiencia de la zona y la mejora de la latencia y las redes de reloj de potencia, son áreas de investigación que hemos estudiado ampliamente y ya tenemos direcciones prometedoras a seguir”, concluyó el profesor.

Fuente: Informe del estudio