L'electrònica s'enfronta a grans barreres per a continuar evolucionant de la manera que l'ha fet fins ara

L'electrònica s'enfronta a grans reptes per a continuar evolucionant de manera exponencial, com ho ha fet durant els últims 75 anys, i continuar sent la principal tecnologia tractora de la nostra societat: el consum d'energia i de recursos necessaris, l'eficiència dels dispositius, la sostenibilitat dels processos productius, la capacitat per a proveir solucions viables en computació quàntica o el desenvolupament de la Intel·ligència Artificial (IA). Així ho va explicar Tomás Palacios, catedràtic espanyol al Massachusetts Institute of Technology dels Estats Units (MIT), en una conferència organitzada per l'Institut de Microelectrònica de Barcelona del CSIC (IMB-CNM, CSIC) el passat 1 de juny.

La xerrada Presente y futuro de la Micro y Nanoelectrónica es va celebrar en línia i va ser moderada pel vicedirector i investigador de l'IMB-CNM, Xavier Jordà. "S'emmarca dins de les celebracions del 75è aniversari del transistor i volem transmetre que és un fet clau per a entendre la societat actual, ja que en tot el que ens envolta és present l'electrònica i microelectrònica", va dir Jordà sobre l'esdeveniment.

A l'inici de la conferència, Palacios va indicar que, al ritme actual de generació i emmagatzematge de dades, "cap a l'any 2040 estarem usant el 100% de recursos necessaris i energia produïda per a la microelectrònica i la intel·ligència artificial". I és que les dades indiquen que, en els pròxims 15 o 17 anys, s'hauran de trobar noves formes per a la fabricació i l'ús de sistemes electrònics.

A part del consum energètic i de recursos associats a la producció i ús de l'electrònica, un altre gran obstacle, va explicar, és la transmissió de les dades. "La quantitat d'informació que generem creix més ràpid que la nostra habilitat per a transmetre-la. En els pròxims anys, hi haurà tres vegades més informació que el que podem emmagatzemar i transmetre", va agregar l'investigador espanyol, la qual cosa porta a pensar en un nou tractament de la informació, ja que "estem transmetent informació constantment".

Per tot això, Palacios addueix que "ens estem enfrontant als reptes més apassionants dels últims 50 anys i això proporciona una tremenda oportunitat per a canviar el paradigma sobre com fabriquem i usem l'electrònica".

Encara que és difícil i arriscat realitzar prediccions sobre on es donaran els avanços tecnològics més significatius, el prestigiós catedràtic del MIT es va aventurar a situar-los en el que ell denomina "Microsystems at the Edge", és a dir, el desenvolupament de sistemes connectats al voltant de "el núvol", més autònoms per a aconseguir energia, sensar i processar informació. Aquests sistemes seran capaços de transformar de manera significativa la nostra vida diària i estaran basats en gran manera en nous materials.

El gran desenvolupament de la IA en l'última dècada es va produir gràcies al desenvolupament de xips i maquinari específic que integraven unitats de processament gràfic (GPU) en comptes d'unitats centrals de processament (CPU). "Les tecnologies microelectròniques van permetre el creixement exponencial de la IA", va exposar Palacios. De la mateixa manera, el desenvolupament de noves tecnologies maquinari "acceleradores" com les xarxes neuronals analògiques, haurien de permetre fer un nou salt qualitatiu a la IA en millorar de manera significativa les prestacions de l'electrònica convencional.

Alguna cosa semblant succeeix amb la computació quàntica, que necessita tant de la convencional per a continuar evolucionant, com de "acceleradors" basats en noves solucions tecnològiques com, per exemple, materials superconductors, diamant o "quantum dots" de silici.

Els "acceleradors" de maquinari no sols contribuiran a millorar el processament de dades, sinó també a aconseguir la complexitat de la naturalesa en nous dispositius electrònics. Per exemple, l'ésser humà té 50 milions de sensors destinats a l'olfacte i un gos compta amb més de 200 milions, per la qual cosa un dels desafiaments amb els quals es troba la comunitat científica des de fa anys és el d'aproximar-se a aquesta complexitat de la naturalesa en els sistemes electrònics gràcies a la incorporació de nous materials com el grafè o el disulfur de molibdè.

"Ja existeixen cambres millors que la nostra vista o sistemes de so millors que les nostres oïdes", va il·lustrar Palacios. El grup de recerca de Palacios al MIT investiga el desenvolupament de nassos electrònics, que s'aplicarien en el diagnòstic precoç en medicina, per a la detecció de patologies com el párkinson o la diabetis.

Més enllà de la millora de les prestacions dels sistemes electrònics possibilitant noves aplicacions, Palacios va apuntar també al potencial de l'electrònica ubiqua gràcies a noves tecnologies de fabricació que permetin la integració de sistemes electrònics en objectes quotidians, o l'escalat màxim per a aconseguir microsistemes cada vegada més miniaturitzats, pròxims a les dimensions cel·lulars.

Palacios, que dirigeix el Laboratori de Sistemes microtecnològics del MIT, va posar l'accent que la formació de nous professionals també passa per crear especialitats que combinin coneixements de programari i maquinari, ja que el desenvolupament d'eines com la IA necessita de circuits integrats (o xips) adaptats.

En qualsevol cas, Palacios insisteix que és necessari un plantejament ètic de totes aquestes noves eines i posa a Chat GPT com a exemple.