Teóricamente, ¿hay algún punto en el que la velocidad de viaje de la información se convierta en una restricción para el diseño de una computadora?

¡La limitación de la velocidad de la luz está con nosotros incluso dentro de un solo chip de CPU! Un reloj de 1 GHz es 1 nanosegundo de tiempo, en el que la luz viaja 12 pulgadas. Sin embargo, dentro de una CPU, suponga que un reloj es de 4Ghz, 3 pulgadas. Además, suponga que la lógica para ejecutar dentro de un reloj tiene 20 puertas de profundidad, por lo que cada puerta tiene 0.15 pulgadas de tiempo de propagación. La longitud de las rutas de señal en un dado se vuelve importante.

En la práctica, la interconexión de una supercomputadora está moviendo datos a medida que los mensajes y la sincronización requieren algoritmos para detenerse y esperar a que lleguen los datos. Por lo tanto, la programación generalmente ha permitido el tiempo de propagación. Sin embargo, dicha programación tiene que considerar la cantidad de trabajo que puede realizar localmente en un nodo, en comparación con el tiempo de espera para que los datos se muevan entre los nodos. Entonces, las consecuencias prácticas de la velocidad de viaje es que debe estructurar su cálculo para tener suficientes datos y calcular localmente para mantenerse ocupado, mientras los datos se mueven hacia / desde otros nodos. ¡Esto limita su algoritmo de cálculo! Pero las aplicaciones científicas han seguido encontrando nuevas formas de hacer esto.

Un avance en una aplicación científica hoy es tanto matemática como conocimiento disciplinario.

Sin embargo, la velocidad de viaje de la información se convertiría en una limitación para el diseño de la computadora, una vez que el procesamiento de la información en el silicio excede la velocidad de la luz, preferiría pensar que es muy improbable.

• Ahora tenemos una tecnología llamada fibra óptica, donde la información se puede transmitir a través de la luz [1]. Sin embargo, las fibras utilizadas pueden ser muy frágiles, es decir, cuando se debe tener en cuenta un diseño muy cuidadoso.

Pero no es necesariamente que la información viaje igual que la velocidad de la luz en el vacío, ya que en una fibra óptica, la luz viaja en un medio de vidrio, por lo tanto, será un poco más lento … pero aún así … todavía muy rápido que los electrones encendidos los microprocesadores apenas pueden ponerse al día.

• ¿Qué tal la velocidad del sonido? Dado que la información también puede transmitirse por ondas, es decir, ondas de radio, microondas y similares.

Tuve esta experiencia con la transmisión de radio y creo que las ondas de radio pueden incluso viajar más rápido que el sonido. Cuando era niño, recordé que estábamos atrapados en el tráfico debido a un evento que ocurría en un parque cercano, a unos doscientos metros de nosotros. Y sucede que este evento fue transmitido en vivo por la radio. Y lo que sucedió después me sorprendió bastante cuando era un muchacho joven. Primero escuchamos la voz del hablante en la radio, antes de que podamos escuchar la voz amplificada real desde el escenario. Entonces fue como, la persona en el escenario estaba haciendo eco en la radio. Pero, supe entonces que eso no funciona de esa manera. Entonces, llegué a la conclusión de que las ondas de radio de hecho viajan más rápido que el sonido. Por lo tanto, la información se transmitió más rápido que el sonido.

Ahora, si una supercomputadora puede exceder la velocidad del sonido en el procesamiento y la liberación de información, la velocidad de la luz sería la próxima en romperse. Pero hasta entonces, todavía no es un problema, quizás bastante distante en el futuro que no deberíamos centrarnos en eso por ahora.

¿Pero quién sabe?

• Por último, eche un vistazo al control remoto de su televisor. Cuando presionas un botón, es casi instantáneo.

En resumen, la información no tiene que viajar a través de cables todo el tiempo, puede viajar por ondas o por la luz, y la velocidad de cálculo aún no puede alcanzarla.

¿Sabía que, cuando Juno llegó a su destino, alrededor de Júpiter, envió información a la NASA por alrededor de + -45 minutos? Ahora imagine que Juno mira años antes de llegar a Júpiter desde la Tierra, y solo envió la información en solo + -45 minutos (depende de la distancia) [2]. La información realmente viaja muy muy rápido.

Notas al pie

[1] Fibra óptica

[2] ¿Cuánto tiempo le toma a Juno enviar datos a la Tierra?

No es teórico, ha sido una parte práctica del diseño de supercomputadoras durante mucho tiempo.