Chaogate: Teoría del Caos para crear nuevos chips

Un equipo de investigadores ha ideado una nueva e interesante alternativa a las puertas lógicas convencionales de silicio. Han llamado a esta creación "Chaogates", una orientación hacia los patrones caóticos que serán usados para codificar y manipular las entradas de estas puertas lógicas, con el objetivo de producir un resultado deseado. Las Chaogate son capaces de realizar cualquier función de la lógica convencional, ya sea estática o través de la programación dinámica. Múltiples funciones pueden realizarse con menos puertas y por lo tanto en menos superficie. La lógica estándar y las Chaogates podrían coexistir en un mismo dispositivo. Sus creadores imaginan a estos chips en juegos, telefonía móvil y aplicaciones de alta seguridad. Las Chaogates pueden transformarse de manera muy rápida entre diversas funciones, reconfigurándose a sí mismas, según sea necesario.

En un artículo publicado por la Universidad Estatal de Arizona, los investigadores que se encuentran detrás de este proyecto explican de qué modo seleccionan patrones deseados dentro de la infinita variedad que ofrece un sistema caótico. Un subconjunto de estos patrones es utilizado para asignar las entradas del sistema (condiciones iniciales) para obtener resultados deseados. La explotación de la dinámica no lineal les permitirá diseñar dispositivos de cómputo con la capacidad de reconfigurarse, ante cada necesidad, en una nueva serie de puertas lógicas y a razón de millones de veces por segundo. Las Chaogates se fabrican usando el estándar Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS), la misma tecnología usada en la actualidad para la manufacturación de la mayoría de los circuitos integrados. Es decir, las Chaogates pueden ser construidas con las mismas líneas de montaje e instalaciones de trabajo que se encuentran en uso hoy.

El proceso de reconfiguración observado dará una mayor flexibilidad de hardware programable, al mismo tiempo que se logrará la optimización en la velocidad de partes específicas del hardware, todo esto por supuesto, dentro de la arquitectura del ordenador  mismo. Este fenómeno podría permitir a las puertas lógicas Chaogates ser programadas “on the run”, es decir, durante el transcurso de un proceso de software (por ejemplo, un juego). Un ejemplo práctico de esto podría ser un dispositivo con capacidades de  transformación que podría ofrece la flexibilidad de alternarse entre una unidad de procesamiento aritmético o de una unidad de memoria, en función del rendimiento deseado en el momento. "Las Chaogates pueden transformarse entre las funciones de lógica muy por debajo de un ciclo de reloj de un ordenador. Para que usted pueda imaginarlo, esto es tener un chip que puede reconfigurarse miles de millones de veces por segundo, basado en lo que está haciendo en ese preciso instante", afirmó  William (Bill) Ditto, director del School of Biological Health Systems Engineering at Arizona State University y creador de estos sistemas lógicos basados en la Teoría del Caos.

"Por supuesto, esto abre una variedad infinita de posibilidades a nivel de harware. Imaginen el impacto en las aplicaciones que podría tener un chip que se encargue de operar una red social  en una milésima de segundo, un juego de acción en tiempo real en el siguiente, y luego transformarse en un chip dedicado a una aplicación de motor de búsqueda en el próximo segundo", explicó Ditto. Dicho en otras palabras: lo que estamos acostumbrados a ver en software, ahora podrá verse en hardware. "Los diseñadores están trabajando de manera firme y esperamos tener un prototipo comercial del chip fabricado para el primer trimestre de 2011. Si fuera necesario emplear nuevos métodos de fabricación, tendríamos al primer competidor real de la lógica convencional y de los actuales chips de ordenador dentro de 50 años, sin embargo, construidos bajos los mismos criterios que los circuitos CMOS actuales, el usuario no tendrá que esperar 20 años para que se convierta en comercial, sino sólo unos pocos meses más."

Por ultimo, agregó que las aplicaciones no se limitarán a los circuitos convencionales: "Vemos al ordenador del futuro con elementos de cálculo mecánicos, eléctricos y biológicos donde todos puedan trabajar de manera independiente o en conjunto, para lograr lo que nuestros ordenadores convencionales no pueden hacer hoy. Incluso, podemos hoy imaginar un mundo en el que nuestros ordenadores puedan comportarse como bacterias u otro tipo de células vivas."