Un procesamiento de datos más ecológico requiere sistemas que funcionen de manera más inteligente, más rápida y con mayor eficiencia energética.Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) han desarrollado una pequeña pieza de hardware súper inteligente que permite todo lo anterior.

Cualquiera que sepa algo sobre correr.programas de computadoraSabe que toman tiempo y todos quieren que el programa que están ejecutando funcione lo más rápido posible.

Una nueva y pequeña pieza de hardware diseñada porinformáticosse puede integrar en los procesadores, que son el cerebro de la computadora, lo que facilita a los desarrolladores escribir programas que se ejecuten más rápido y más eficientemente.

Mejor rendimiento utilizando menos energía

El hardware "le dice al desarrollador en qué dedica tiempo el programa que ha escrito y por qué", dice el profesor Magnus Jahre del Departamento de Ciencias de la Computación de NTNU."Cuando los desarrolladores tienen esta información, pueden cambiar sus programas para hacer el mismo trabajo de manera más eficiente".

Junto con el investigador doctoral Björn Gottschall y el profesor Lieven Eeckhout de la Universidad de Gante, Jahre ha desarrollado dos variantes del hardware:CONSEJOyTÉ.Technology Transfer AS de NTNU ha presentado solicitudes de patente para ambos.

Procesamiento de datos más sostenible

El tiempo es un factor crítico para permitir un procesamiento de datos más sostenible.Una forma de reducirconsumo de energíaes utilizar las computadoras por un período de tiempo más corto.Esto requiere programas que utilicen el hardware de la manera más eficiente posible.

"Y eso es exactamente a lo que contribuyen TEA y TIP", afirma Jahre.

Una vez que se haya identificado y eliminado del software a los ladrones de tiempo, también se podrán resolver otros problemas importantes.Por ejemplo, unos equipos informáticos más eficientes pueden ayudar a reducir la necesidad de más electricidad.De este modo se reduce la necesidad constante de crear nuevos servidores.Como resultado, la sociedad necesitará muchos menos centros de datos que consuman mucha energía de lo que podríamos pensar.

18 centros de datos y 1 millón de servidores

Actualmente, hay 18 centros de datos en Noruega.En conjunto, albergan aproximadamente 1 millón de computadoras o servidores.Magnus Jahre calcula que TIP y TEA permiten reducir el CO₂emisiones en aproximadamente 63.000 toneladas simplemente reduciendo el tiempo de ejecución del programa.El cálculo supone que todos los procesadores funcionan con el nuevo hardware y que los programas son tan eficientes como los utilizados por los investigadores de NTNU.

Esto palidece, por supuesto, en comparación con los centros de datos de Estados Unidos.El Departamento de Energía de EE. UU. afirma que "los centros de datos son uno de los tipos de edificios que consumen más energía, ya que consumen de 10 a 50 veces más energía por superficie que un edificio de oficinas comerciales típico. En conjunto, estos espacios representan aproximadamente el 2% del total"."El uso de electricidad en Estados Unidos y, a medida que crece el uso de tecnología de la información en nuestro país, se espera que también crezca el uso de energía en centros de datos y servidores".

85.000 ordenadores menos

Dado que los centros de datos noruegos utilizan energía renovable, el CO₂Según los cálculos de Jahre, las emisiones provendrán principalmente de la producción de los servidores utilizados en el centro de datos.Si todo funciona como debería, unos tiempos de ejecución más rápidos permitirán que los centros de datos hagan el mismo trabajo con unos 85.000 servidores menos.Esto equivale aproximadamente a la mitad delas emisiones producidas por el municipio de Stjørdal en 2021(en noruego).

Esta mejora también liberará alrededor de 400 gigavatios hora (GWh) de energía.Residencia enEstadísticas Estadísticas de Noruega(en noruego), es el mismo que utilizan aproximadamente 23.000 hogares en el transcurso de un año.

Bueno para pronósticos meteorológicos y medicación.

Un mejor rendimiento significa que se puede hacer más al mismo tiempo.Los pronósticos meteorológicos pueden volverse más precisos porque pueden ejecutarse a mayor resolución, y los medicamentos pueden volverse mucho más efectivos cuando las computadoras emplean menos tiempo para realizar muchos más análisis de cómo funcionan.

Los investigadores dicen que Chat GPT y otros modelos de lenguaje pueden proporcionarnos respuestas mejores y más rápidas, incluso si tuvieran que realizar búsquedas mucho más amplias que las actuales.

Diferencia extrema en el consumo de energía.

Actualmente, el rendimiento de un programa, es decir, cuánto tiempo y energía consume, puede variar mucho.Un diseño puede tener un rendimiento decenas de miles de veces mejor que otra versión que haga exactamente el mismo trabajo.

El hecho de que el tiempo de ejecución pueda variar desde unos pocos segundos hasta muchos minutos muestra la necesidad de soluciones más inteligentes y sostenibles.

La Ley de Moore pronto quedará obsoleta

Han pasado casi 60 años desde que Gordon E. Moore,quien también fue uno de los fundadores de Intel, se le ocurrió la idea de que el rendimiento del circuito de un chip de computadora se duplicaría cada 24 meses.

La discusión es si esta predicción, también conocida como Ley de Moore, está ahora obsoleta.En cualquier caso, Jahre cree que la tendencia está empezando a perder fuerza.

"Dado que los procesadores no se vuelven automáticamente más rápidos en la misma medida que antes, es aún más importante que el software utilice el hardware de manera más eficiente", afirmó.

Una buena idea en la práctica, pero extremadamente difícil de lograr.

Las patatas fritas están por todas partes

Todos los principales fabricantes de chips, como Intel, IBM, ARM y AMD, fabrican procesadores potentes y de alto rendimiento.El mercado es formidable.

Los chips se utilizan en la infraestructura de la nube, en todos los centros de datos, así como en portátiles, ordenadores de sobremesa y teléfonos inteligentes.Hay varios de ellos en tu televisor y tu auto está lleno de ellos.

Ejecutando simultáneamente 500 órdenes diferentes

Los procesadores más potentes trabajan con hasta 500 instrucciones a la vez, realizando un poquito de trabajo en cada una al mismo tiempo.El software, por el contrario, se basa en que las instrucciones se ejecutan una a la vez, como si se siguiera una receta paso a paso.

"El problema clave es cómo observar todo esto al mismo tiempo y descubrir exactamente en cuál de las 500 instrucciones el programa dedica tiempo en cada momento. Esto es exactamente lo que TIP es capaz de hacer", dice el ordenador.profesor.

Perder el tiempo y dar la respuesta equivocada

Los fabricantes han equipado sus chips para poder analizar en qué dedican el tiempo los programas.Cada uno tiene sus propias soluciones.Los investigadores de NTNU han probado cuatro de ellos.Han demostrado que todos cometen errores sistemáticos, lo que significa que sus respuestas son incorrectas.

"De hecho, son tan inexactos que resulta difícil para el desarrollador entender por qué el programa funciona de la forma en que lo hace. Es muy difícil separar en qué dedica su tiempo. Como resultado, no pueden entender en quépueden hacer al respecto. Al sustituir estas unidades por TIP y TEA, el trabajo de los desarrolladores se vuelve mucho más fácil", afirma Magnus Jahre.

Computación de alto rendimiento y un supersimulador

La instalación informática de alto rendimiento IDUN en NTNU ha hecho posible que los investigadores desarrollen TIP y TEA.También han utilizado el simulador FireSim desarrollado en Berkeley.

Los investigadores que prueban nuevas soluciones de hardware suelen utilizar software que simula cómo se comporta el hardware.Luego pueden ver unos cientos de millones de instrucciones a la vez.La configuración en NTNU permite ver cientos de miles de millones de instrucciones.No hay muchos lugares en el mundo que puedan hacer eso.

Los clientes son los que más se benefician

NTNU posee los derechos de TIP y TEA, y NTNU Technology Transfer (TTO) ha solicitado una patente y está buscando socios comerciales.

En sentido estricto, la invención no soluciona ningún problema a los fabricantes de chips.Magnus Jahre afirma que los principales beneficios del invento serán sus clientes.

Mientras Intel, Arm y otros fabricantes logren mantenerse al día con la competencia, probablemente pensarán que los procesadores que tienen son lo suficientemente eficientes y no estarán dispuestos a gastar dinero, tiempo y recursos en algo completamente nuevo.

La carga de la prueba recae en los investigadores.

Incluso si un fabricante decide utilizar la invención NTNU hoy, pasarán varios años antes de que se encuentren TEA y TIP en cualquier cosa que compre en la tienda.

"Un procesador de alto rendimiento es un producto extremadamente complicado. Se han invertido miles y miles de años-persona en desarrollarlo. Cuando nosotros, los científicos, salimos sigilosamente de la maleza y decimos a los fabricantes que tienen que hacer las cosas de manera completamente diferente, la carga deLa prueba la tenemos nosotros", afirmó.

Necesitamos explicarles que funciona y que deben usarlo.Es un ejercicio bastante desafiante", afirma Jahre.

Amazon, Google y Apple

El desarrollador de negocios Lodve Berre de TTO dice que su objetivo son organizaciones que fabrican su propio hardware y software, como Amazon, Google y Apple.

"Estas organizaciones podrán explotar el valor de TIP y TEA directamente en sus soluciones de nube dedicadas y parques de servidores. Esto les dará una ventaja sobre otros actores que operan utilizando hardware tradicional", afirma.

Mejor rendimiento y mayor vida útil

La tecnología NTNU significará que empresas como Apple podrán identificar errores y cuellos de botella más fácilmente en sistemas operativos y otro software.

"Esto les permitirá aumentar tanto el rendimiento como la duración de la batería de sus dispositivos como MacBooks, teléfonos móviles y tabletas", afirma Lodve Berre.

¿Y dónde estarán TIP y TEA dentro de cinco años?

"Creo que estarán en uso y de camino a una tienda cercana", dice Jahre.