Investigadores de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) lideran un proyecto internacional para desarrollar procesadores para inteligencia artificial y aprendizaje automático mucho más rápidos y con menor consumo energético que los actuales. El proyecto, llamado WiPLASH, las siglas en inglés de Wireless Plasticity for Heterogeneous Massive Computer Architectures, en el que participan siete centros y empresas de computación europeas, ha recibido 3 millones de euros de financiación de la Unión Europa en el marco del programa Horizonte 2020, dentro de la prestigiosa y competitiva categoría FET OPEN.
En concreto, durante los próximos tres años, una treintena de investigadores de disciplinas muy diversas y bajo la dirección de Sergi Abadal, investigador del Departamento de Arquitectura de Computadores de la UPC, colaborarán para desarrollar antenas de grafeno miniaturizadas inalámbricas que operen en la banda de terahercios con el objetivo de dotar de plasticidad y reconfigurabilidad las futuras plataformas de computación.
“Estos nuevos chips de computación se podrán usar en implantes en el cuerpo, en el Internet de las cosas, en teléfonos móviles, grandes servidores. Queremos abrir la puerta a una disrupción donde la inteligencia artificial llegue a más sitios y donde el tamaño y el consumo energético sean críticos”, explica Eduard Alarcón, profesor ICREA Academia al frente del grupo de circuitos integrados de procesamiento de energía (EPIC), en el Departamento de Ingeniería Electrónica de la UPC, y profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona (ETSETB). Alarcón es, además, corresponsable científico del centro interdisciplinar N3CAT-UPC, dedicado a las comunicaciones inalámbricas mediante nanotecnología.
Estos nuevos chips de computación se podrán usar en implantes en el cuerpo, en el Internet de las cosas, en teléfonos móviles, grandes servidores
Hasta el momento, los procesadores o chips de computación son de dos tipos: de propósito general, capaces de llevar a cabo cualquier función con una cierta velocidad. Y procesadores ultraespecializados en una tarea específica, que realizan de forma muy eficiente y rápida una sola función. Un ejemplo de estos últimos es la tecnología de reconocimiento facial en tiempo real que tienen la mayoría de los nuevos smartphones, un método de autenticación sofisticado que permite al usuario desbloquear el terminal o verificar pagos. En este caso, un procesador es capaz de cientos de miles de millones de operaciones por segundo para procesar las imágenes.
“Nuestro objetivo en este proyecto es, precisamente, intentar desarrollar un procesador lo suficientemente genérico como para que sea capaz de realizar muchas funciones distintas, pero tan rápido como si fuera un procesador especializado”, señala Abadal. Para unir estas dos propiedades, en principio antagonistas, “necesitamos comunicaciones dentro de los chips y del sistema que sean muy rápidas y capaces de reconfigurarse muy rápido, algo que hasta el momento no se podía hacer”, añade.
Para ello resultan clave las antenas miniaturizadas de grafeno inalámbricas, hasta 100 veces más pequeñas que una antena de metal y capaces de operar a frecuencias rapidísimas de terahercios. “Al ser inalámbricas nos permiten radiar la información a todo el chip, dotar de plasticidad al procesador y hacerlo reconfigurable”, señala Alarcón.
El prototipo de procesador que se desarrollará en el proyecto WiPLASH está pensado para la inteligencia artificial y el aprendizaje automático
El prototipo de procesador que se desarrollará en el proyecto WiPLASH está pensado para la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, disciplinas con un crecimiento exponencial en los últimos años. Cuando un algoritmo, que es un código de programación, se hace correr en un gran servidor, tiene un consumo energético enorme. “El consumo de energía es un cuello de botella en la inteligencia artificial que WiPLASH tratará de solventar. Las antenas de grafeno inalámbricas también disminuirán el consumo de energía”, destacan Abadal y Alarcón.
La idea de utilizar grafeno, un material bidimensional con propiedades muy interesantes, para hacer antenas surgió hace 10 años precisamente del grupo de la UPC liderado por Albert Cabellos y Eduard Alarcón, en colaboración con investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en los Estados Unidos. Abadal, en su tesis doctoral, llevó esa idea un paso más allá y planteó usarlas para posibilitar las comunicaciones dentro del chip. Ahora WiPLASH permitirá probar si estas antenas de grafeno posibilitan redes de comunicación dentro de un chip para procesadores de inteligencia artificial.
El proyecto WiPLASH ha resultado elegido dentro de la convocatoria FET OPEN, programa de financiación muy competitivo que tiene como objetivo catalizar tecnologías radicalmente innovadoras y que está abierto a todas las ciencias y disciplinas. En la convocatoria de 2019, se presentaron más de 400 proyectos de los que solo 53 recibieron financiación, entre ellos WiPLASH.
