La electrónica se enfrenta a grandes barreras para seguir evolucionando del modo que lo ha hecho hasta ahora

La electrónica se enfrenta a grandes retos para seguir evolucionando de modo exponencial, como lo ha hecho durante los últimos 75 años, y continuar siendo la principal tecnología tractora de nuestra sociedad: el consumo de energía y de recursos necesarios, la eficiencia de los dispositivos, la sostenibilidad de los procesos productivos, la capacidad para proveer soluciones viables en computación cuántica o el desarrollo de la Inteligencia Artificial (IA). Así lo explicó Tomás Palacios, catedrático español en el Massachusetts Institute of Technology de Estados Unidos (MIT), en una conferencia organizada por el Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC (IMB-CNM, CSIC) el pasado 1 de junio.

La charla Presente y futuro de la Micro y Nanoelectrónica se celebró en línea y fue moderada por el vicedirector e investigador del IMB-CNM, Xavier Jordà. "Se enmarca dentro de las celebraciones del 75º aniversario del transistor y queremos transmitir que es un hecho clave para entender la sociedad actual, ya que en todo lo que nos rodea está presente la electrónica y microelectrónica", dijo Jordà sobre el evento.

Al inicio de la conferencia, Palacios indicó que, al ritmo actual de generación y almacenamiento de datos, "hacia el año 2040 estaremos usando el 100% de recursos necesarios y energía producida para la microelectrónica y la inteligencia artificial". Y es que los datos indican que, en los próximos 15 o 17 años, se tendrán que encontrar nuevas formas para la fabricación y el uso de sistemas electrónicos.

Aparte del consumo energético y de recursos asociados a la producción y uso de la electrónica, otro gran obstáculo, explicó, es la transmisión de los datos. "La cantidad de información que generamos crece más rápido que nuestra habilidad para transmitirla. En los próximos años, habrá tres veces más información que lo que podemos almacenar y transmitir", agregó el investigador español, lo que lleva a pensar en un nuevo tratamiento de la información, ya que "estamos transmitiendo información constantemente".

Por todo ello, Palacios aduce que "nos estamos enfrentando a los retos más apasionantes de los últimos 50 años y eso proporciona una tremenda oportunidad para cambiar el paradigma sobre como fabricamos y usamos la electrónica".

Aunque es difícil y arriesgado realizar predicciones sobre dónde se darán los avances tecnológicos más significativos, el reputado catedrático del MIT se aventuró a situarlos en lo que él denomina "Microsystems at the Edge", es decir, el desarrollo de sistemas conectados alrededor de "la nube", más autónomos para conseguir energía, sensar y procesar información. Estos sistemas serán capaces de transformar de modo significativo nuestra vida diaria y estarán basados en gran medida en nuevos materiales.

El gran desarrollo de la IA en la última década se produjo gracias al desarrollo de chips y hardware específico que integraban unidades de procesamiento gráfico (GPU) en vez de unidades centrales de procesamiento (CPU). "Las tecnologías microelectrónicas permitieron el crecimiento exponencial de la IA", expuso Palacios. Del mismo modo, el desarrollo de nuevas tecnologías hardware "aceleradoras" como las redes neuronales analógicas, deberían permitir dar un nuevo salto cualitativo a la IA al mejorar de modo significativo las prestaciones de la electrónica convencional.

Algo parecido sucede con la computación cuántica, que necesita tanto de la convencional para seguir evolucionando, como de "aceleradores" basados en nuevas soluciones tecnológicascomo, por ejemplo, materiales superconductores, diamante o "quantum dots" de silicio.

Los "aceleradores" hardware no solo van a contribuir a mejorar el procesamiento de datos, sino también a alcanzar la complejidad de la naturaleza en nuevos dispositivos electrónicos. Por ejemplo, el ser humano tiene 50 millones de sensores destinados al olfato y un perro cuenta con más de 200 millones, por lo que uno de los desafíos con los que se encuentra la comunidad científica desde hace años es el de aproximarse a esta complejidad de la naturaleza en los sistemas electrónicos gracias a la incorporación de nuevos materiales como el grafeno o el disulfuro de molibdeno.

"Ya existen cámaras mejores que nuestra vista o sistemas de sonido mejores que nuestros oídos", ilustró Palacios. El grupo de investigación de Palacios en el MIT investiga el desarrollo de narices electrónicas, que se aplicarían en el diagnóstico precoz en medicina, para la detección de patologías como el párkinson o la diabetes.

Más allá de la mejora de las prestaciones de los sistemas electrónicos posibilitando nuevas aplicaciones, Palacios apuntó también al potencial de la electrónica ubicua gracias a nuevas tecnologías de fabricación que permitan la integración de sistemas electrónicos en objetos cotidianos, o el escalado máximo para conseguir microsistemas cada vez más miniaturizados, cercanos a las dimensiones celulares.

Palacios, que dirige el Laboratorio de Sistemas Microtecnológicos del MIT, hizo hincapié en que la formación de nuevos profesionales también pasa por crear especialidades que combinen conocimientos de software y hardware, puesto que el desarrollo de herramientas como la IA necesita de circuitos integrados (o chips) adaptados.

En cualquier caso, Palacios insiste en que es necesario un planteamiento ético de todas estas nuevas herramientas y pone a Chat GPT como ejemplo.