Las cantidades de información que se van manejando y la velocidad de procesamiento son de tal magnitud que los prefijos se han ido quedando cortos. Hace ya mucho tiempo que los Megas, los Gigas y los Teras dieron paso a los Petas, siendo el concepto más asociado a este prefijo el de Petaflops, es decir el de las operaciones de punto flotante por segundo, que alcanzaba el valor de 10¹⁵.

Independientemente de que en términos de tráfico de datos por internet ya se haya superado  el Zettabyte (10²¹), en términos de procesamiento el siguiente escalón se encuentra en el Exaflops (10¹⁸). Estamos hablando de un trillón de operaciones por segundo (un millón de trillones en la versión anglosajona), es decir, la super-supercomputación.

Y lo cierto es que se encontraría a la vuelta de la esquina, si no fuese por la ingente cantidad de energía necesaria para alimentar tal monstruo. Su construcción es posible (de hecho existe la previsión de verlo para 2020) pero si realmente se quiere poner en marcha, se necesitaría un reactor nuclear a su lado. Por ello, el Departamento de Energía de USA ha planteado el uso de una fuente de energía más “modesta” para cuando se ponga en marcha el primer supercomputador de exaescala en las fechas indicadas y el objetivo está en un máximo de 20 MW.

Está visto que la tecnología en la fabricación de la microelectrónica sigue su progresión exponencial, pero que realmente donde se encuentra el cuello de botella es en el asunto de la energía y la búsqueda de la eficiencia que permita alcanzar los nuevos niveles planteados.

Según los expertos en la materia, son tres los campos de desarrollo que pueden permitir alcanzar los objetivos indicados manteniendo al mismo tiempo una inversión razonable en términos de energía. Por un lado el descenso de las tensiones de alimentación de la electrónica al rango de milivoltios, por otro, la utilización de memoria apilable en 3D y, por último, una arquitectura especializada a nivel de chip.

La alimentación eléctrica a los chips se ha ido reduciendo en cuanto a nivel de tensión en la medida en que, entre otras cosas, era necesario para garantizar unos mínimos niveles de aislamiento entre elementos. Sin embargo, en la última década ese nivel de tensión en la alimentación a los transistores se ha quedado sin bajar prácticamente de 1 voltio (800 mV es un valor actual de referencia). Descender a niveles de milivoltios sería una solución radical al problema de la eficiencia energética en la supercomputación pero aún se antoja un objetivo ciertamente esquivo y problemático.

La predicción sobre el sistema a construir reserva un 30% de la energía para almacenamiento, objetivo que requerirá una solución que se presume en base a una memoria según una arquitectura DRAM 3D en capas, una especie de torres de chips de memoria muy próximas a las unidades de procesamiento, lo que significará unas mucho menores pérdidas resistivas y capacitivas en la transferencia de datos.

Por último, la incorporación a los procesadores de núcleos especializados diseñados para que corran en ellos aplicaciones específicas, ayudará a disminuir la demanda de energía. Cada parte del chip iría a su plena potencia solamente cuando se necesitase su función particular y permaneciendo sin consumo cuando no.

En definitiva, aunque la llegada de la exaescala es posible desde el punto de vista de la construcción y la previsión es que restan muy pocos años para ello, antes habrá que resolver importantes asuntos relacionados con la eficiencia.