211service.com
La tendenza informatica che cambierà tutto
L'informatica non sta solo diventando più economica. Sta diventando più efficiente dal punto di vista energetico. Ciò significa un mondo popolato da sensori onnipresenti e flussi di nanodati. 9 aprile 2012
Le prestazioni dei computer hanno mostrato una crescita notevole e costante, raddoppiando ogni anno e mezzo dagli anni '70. Ciò che la maggior parte delle persone non sa, tuttavia, è che il efficienza elettrica di calcolo (il numero di calcoli che possono essere completati per kilowattora di elettricità utilizzata) è raddoppiato ogni anno e mezzo dagli albori dell'era dei computer.
I computer portatili e i telefoni cellulari devono la loro esistenza a questa tendenza, che ha portato a una rapida riduzione della potenza consumata dai dispositivi informatici alimentati a batteria. L'effetto futuro più importante è che la potenza necessaria per eseguire un'attività che richiede un numero fisso di calcoli continuerà a diminuire della metà ogni 1,5 anni (o di un fattore 100 ogni decennio). Di conseguenza, prolifereranno anche dispositivi informatici più piccoli e meno energivori, aprendo la strada a nuove applicazioni di comunicazione e elaborazione mobile che aumenteranno notevolmente la nostra capacità di raccogliere e utilizzare i dati in tempo reale.
Come uno dei tanti esempi di ciò che sta diventando possibile utilizzando l'elaborazione a bassissima potenza, si consideri il sensori wireless senza batteria creato da Joshua R. Smith dell'Università di Washington. Questi sensori raccolgono energia dai segnali radio e televisivi vaganti e trasmettono i dati da una stazione meteorologica a un display interno ogni cinque secondi. Usano così poca energia (50 microwatt, in media) che non hanno bisogno di nessun'altra fonte di alimentazione.
La raccolta dei flussi di energia di fondo, inclusi la luce ambientale, il movimento o il calore, apre la possibilità che i sensori mobili funzionino a tempo indeterminato senza alcuna fonte di alimentazione esterna, il che significa un'esplosione di dati disponibili. I sensori mobili espandono la promessa di ciò che chiama Erik Brynjolfsson, professore di management al MIT nanodati , o dati dettagliati personalizzati che descrivono in dettaglio le caratteristiche di individui, transazioni e flussi di informazioni.
Per quanto tempo può continuare questa tendenza? Nel 1985, il fisico Richard Feynman ha calcolato che l'efficienza energetica dei computer potrebbe migliorare rispetto ai livelli attuali di un fattore di almeno cento miliardi (1011), e i nostri dati indicano che l'efficienza dei dispositivi informatici è aumentata solo di circa un fattore 40.000 dal 1985 al 2009. In altre parole, abbiamo appena iniziato a sfruttare il pieno potenziale.
Per mettere la questione concretamente, se un moderno MacBook Air funzionasse con l'efficienza energetica dei computer dal 1991, la sua batteria completamente carica durerebbe in tutto 2,5 secondi. Allo stesso modo, il supercomputer più veloce del mondo, il giapponese Fujitsu K da 10,5 petaflop, attualmente assorbe ben 12,7 megawatt. Questo è abbastanza per alimentare una città di medie dimensioni. Ma in teoria, una macchina pari all'abilità di calcolo di K, entro due decenni, consumerebbe solo la stessa quantità di elettricità di un tostapane. I laptop di oggi, a loro volta, saranno abbinati a dispositivi che consumano solo una potenza infinitesimale.
Il fenomeno qui identificato guida l'efficienza energetica di tutti i dispositivi a base di silicio, ma nessuno ha ancora determinato se l'efficienza della trasmissione dei dati, ad esempio il costo energetico per i sensori che inviano segnali wireless, progredisce a velocità comparabili. Le scelte progettuali relative alla velocità di trasmissione delle informazioni, alla frequenza di comunicazione e ai modi in cui questi dispositivi riducono la loro potenza quando non svolgono attività hanno tutte un effetto significativo sull'utilizzo elettrico complessivo dei dispositivi mobili. Ma l'effetto dei miglioramenti dell'efficienza nell'informatica è quello di guidare le innovazioni in queste altre aree, perché questo è l'unico modo per sfruttare appieno i vantaggi delle nuove tecnologie di elaborazione e rilevamento.
L'aumento a lungo termine dell'efficienza energetica dell'informatica (e delle tecnologie che rende possibili) rivoluzionerà il modo in cui raccogliamo e analizziamo i dati e il modo in cui utilizziamo i dati per prendere decisioni migliori. Aiuterà l'Internet delle cose a diventare una realtà, uno sviluppo con profonde implicazioni sul modo in cui le imprese e la società in generale si svilupperanno nei decenni a venire. Ci consentirà di controllare i processi industriali con maggiore precisione, di valutare i risultati delle nostre azioni in modo rapido ed efficace e di reinventare rapidamente le nostre istituzioni e i nostri modelli di business per riflettere le nuove realtà. Ci aiuterà anche a muoverci verso un approccio più sperimentale all'interazione con il mondo: saremo in grado di testare le nostre ipotesi con dati reali in tempo reale e modificare tali ipotesi come impone la realtà.
Storicamente, i migliori scienziati informatici e progettisti di chip si sono concentrati sui problemi all'avanguardia del calcolo ad alte prestazioni e senza dubbio molti saranno ancora tentati di affrontare tali problemi. Ma i continui progressi nell'efficienza energetica dei computer stanno ora attirando i migliori progettisti e ingegneri per affrontare un nuovo tipo di problema, definito dalla progettazione integrata dell'intero sistema, dall'elegante frugalità nell'uso dell'elettricità e nella trasmissione dei dati e dalla reale possibilità di trasformare il rapporto dell'umanità con l'universo. Io, per esempio, sono felice di vederli raccogliere questa sfida.
Jonathan Koomey è un autore, un imprenditore e un professore di consulenza presso la Stanford University. È l'autore di Soldi freddi, clima fresco: consigli basati sulla scienza per imprenditori ecologici .
Se l'efficienza energetica dell'informatica continua il suo ritmo storico di cambiamento, aumenterà di un fattore 100 nel prossimo decennio, con conseguenti miglioramenti nel mobile computing, nei sensori e nei controlli. Quali nuove applicazioni e prodotti potrebbero diventare possibili con un così grande miglioramento dell'efficienza tra 10 anni? Quali altre innovazioni sarebbero necessarie per utilizzare in modo più efficace tali tecnologie?