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Los chips que procesan datos con luz en lugar de electricidad existen desde hace d\u00e9cadas. Se usan en comunicaciones de fibra \u00f3ptica de alta velocidad, en sensores para veh\u00edculos aut\u00f3nomos y en aceleradores de hardware para aprendizaje autom\u00e1tico. El problema siempre fue el mismo: son r\u00edgidos. Cada aplicaci\u00f3n requer\u00eda un dise\u00f1o de circuito distinto, fabricado espec\u00edficamente para ese uso, sin posibilidad de modificarse despu\u00e9s. Y adem\u00e1s, consum\u00edan energ\u00eda de forma continua aunque no estuvieran haciendo nada.<\/span><\/p>\n Un equipo de investigadores del MIT y la Universidad de Washington acaba de publicar en la revista Science Advances un chip que resuelve los dos problemas al mismo tiempo.<\/span><\/p>\n El chip se llama NEO-PGA, sigla de Nonvolatile Electro-Optically Programmable Gate Array, que en t\u00e9rminos pr\u00e1cticos significa algo as\u00ed como \u00abarreglo de compuertas \u00f3pticas reprogramables el\u00e9ctricamente y sin consumo en reposo\u00bb. El nombre es t\u00e9cnico, pero la idea central es accesible: es un circuito fot\u00f3nico, es decir, uno que usa luz para procesar y transmitir informaci\u00f3n, que puede modificarse despu\u00e9s de fabricado y que mantiene su configuraci\u00f3n sin necesidad de estar conectado a una fuente de energ\u00eda permanente.<\/span><\/p>\n Esa segunda parte es clave. Hasta ahora, las celdas \u00f3pticas programables requer\u00edan alimentaci\u00f3n el\u00e9ctrica constante incluso en estado pasivo, lo que encarec\u00eda la operaci\u00f3n y complicaba la integraci\u00f3n de estos circuitos en sistemas de alto rendimiento. El NEO-PGA resuelve eso utilizando materiales de cambio de fase, un tipo de material que puede alternar entre estados f\u00edsicos distintos y retener esa configuraci\u00f3n de forma estable sin energ\u00eda continua. El principio es similar al que se usa en los discos CD y DVD.<\/span><\/p>\n El proyecto fue liderado por el profesor Arka Majumdar de la Universidad de Washington, y el autor principal del estudio es Rui Chen, investigador postdoctoral del MIT. El equipo tard\u00f3 cuatro a\u00f1os en desarrollar y probar el chip, que fue fabricado en el Washington Nanofabrication Facility utilizando procesos industriales est\u00e1ndar sobre obleas de silicio suministradas por Intel Corporation.<\/span><\/p>\n Ese detalle de fabricaci\u00f3n no es menor: significa que el chip no requiere infraestructura de producci\u00f3n especial o experimental. Puede hacerse con la misma maquinaria que ya existe en la industria de semiconductores, lo que facilita enormemente una eventual escala comercial.<\/span><\/p>\n Chen describi\u00f3 el alcance del avance en t\u00e9rminos directos: el chip podr\u00eda ayudar a acelerar el ciclo de prototipado y reducir el consumo de energ\u00eda en aplicaciones de computaci\u00f3n de inteligencia artificial. Y a\u00f1adi\u00f3 que el estudio demuestra por primera vez que estas clases de circuitos \u00f3pticos pueden ser controladas por se\u00f1ales el\u00e9ctricas de forma confiable y muy precisa.<\/span><\/p>\n En la electr\u00f3nica convencional, los FPGA (Field-Programmable Gate Arrays) son circuitos integrados que pueden reconfigurarse despu\u00e9s de fabricados, lo que los hace muy valiosos para prototipado y aplicaciones que cambian con el tiempo. Son, en esencia, chips de prop\u00f3sito general que pueden especializarse para distintas tareas seg\u00fan se necesite.<\/span><\/p>\n El NEO-PGA lleva esa l\u00f3gica al mundo \u00f3ptico. Antes de este desarrollo, los circuitos fot\u00f3nicos carec\u00edan de esa flexibilidad: cada aplicaci\u00f3n \u2014comunicaciones, sensores, aceleradores de IA\u2014 requer\u00eda un dise\u00f1o diferente y un proceso de fabricaci\u00f3n distinto. Ahora, con un chip reprogramable el\u00e9ctricamente, es posible adaptar el mismo hardware a distintos usos, reduciendo tiempos y costos de desarrollo.<\/span><\/p>\n Los materiales de cambio de fase que usa el NEO-PGA tambi\u00e9n resuelven problemas anteriores de p\u00e9rdida \u00f3ptica y limitaciones de precisi\u00f3n que hab\u00edan frenado el desarrollo de circuitos \u00f3pticos programables en investigaciones previas.<\/span><\/p>\n El equipo identific\u00f3 un espectro amplio de usos posibles: desde procesamiento de informaci\u00f3n y sistemas de imagen hasta redes neuronales para inteligencia artificial, conmutadores \u00f3pticos en centros de datos e instrumentos de detecci\u00f3n \u00f3ptica. El siguiente paso es someter al chip a pruebas en aplicaciones funcionales reales, no solo en condiciones de laboratorio.<\/span><\/p>\n Entre las metas declaradas est\u00e1 la construcci\u00f3n de un sistema optoelectr\u00f3nico de mayor escala, donde el NEO-PGA interact\u00fae con una placa de control el\u00e9ctrico y algoritmos automatizados para mejorar la adaptabilidad y el control del sistema completo. Chen, que prev\u00e9 continuar su colaboraci\u00f3n con Majumdar entre el MIT y la Universidad de Washington, se\u00f1al\u00f3 que la velocidad y resistencia de los materiales de cambio de fase son los factores que determinar\u00e1n el tipo y la variedad de aplicaciones industriales o cient\u00edficas que el chip pueda alcanzar.<\/span><\/p>\n La s\u00edntesis que ofrece el investigador es concreta: el chip constituye una plataforma poderosa para el avance de la optoelectr\u00f3nica porque permite sistemas de mayor escala, no requiere esquemas de control complicados y elimina el consumo de energ\u00eda est\u00e1tica. Esos tres factores combinados, sostiene, allanan el camino a sistemas \u00f3pticos escalables que podr\u00edan reducir el consumo energ\u00e9tico y abaratar el costo de las aplicaciones tecnol\u00f3gicas avanzadas, incluyendo la inteligencia artificial.<\/span><\/p>\n<\/p><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los chips que procesan datos con luz en lugar de electricidad existen desde hace d\u00e9cadas. Se usan en comunicaciones de fibra \u00f3ptica de alta velocidad, en sensores para veh\u00edculos aut\u00f3nomos y en aceleradores de hardware para aprendizaje autom\u00e1tico. El problema siempre fue el mismo: son r\u00edgidos. 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Qui\u00e9nes lo desarrollaron y c\u00f3mo se fabric\u00f3<\/b><\/h2>\n
Por qu\u00e9 importa la reprogramabilidad<\/b><\/h2>\n
Las aplicaciones previstas y los pr\u00f3ximos pasos<\/b><\/h2>\n