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EL PASADO DE LAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN: De la válvula al chip: dos décadas de evolución tecnológica
De la válvula al chip: dos décadas de evolución tecnológica Antonio Golderos Director General de Telefónica I+D CONOCIDO es el factor multiplicador que ha supuesto la convergencia real de la informática y las telecomunicaciones, es decir, de las tecnologías de la información, que ha permitido poner a disposición de la sociedad un amplio espectro de posibilidades nuevas, que en los últimos decenios han introducido un cambio claramente perceptible en nuestra forma de vivir y de entender la realidad. La experiencia vivida en los últimos años ha evidenciado una aceleración en el proceso de convergencia de las tecnologías y la gran potencia de cambio que pueden introducir. Multimedia, Servicios "on-line", Autopistas de la Información, Televisión Digital, Servicios Móviles, Realidad Virtual, etc., son algunos de los vocablos cada vez más familiares que tienen que ver con una misma realidad. Hablamos de unas tecnologías que caracterizan hoy, y lo harán cada vez más, la denominada Era de la Información o Sociedad de la Información. Las grandes evoluciones que se han producido en nuestra historia han correspondido a tecnologías con un factor multiplicador relativamente reducido. Se estima un factor del orden de 100 en el caso de la agricultura (paso del arado convencional a la mecanización agrícola); este factor sería de 1.000 en el caso de la revolución industrial. El hecho diferencial de las tecnologías de la información, y por lo que realmente suponen una revolución de consecuencias imprevisibles, es haber alcanzado factores multiplicadores del orden de 100.000. La informática, permite hacer en millonésimas de segundos cálculos y operaciones relativamente complejas, las telecomunicaciones aportan igualmente factores multiplicadores progresivamente más elevados, y son capaces de transmitir en millonésimas de segundos una impresionante cantidad de información. Un aspecto adicional de extraordinaria importancia es que la potencialidad del factor multiplicador de estas tecnologías se ha desarrollado en un espacio muy corto de tiempo y no parece haber ningún obstáculo para que continúe su progresión. Han sido muchas las técnicas y tecnologías que en los últimos años han sobrepasado todas las previsiones. El transistor, que en un principio se concibió como sustituto de la válvula termoiónica para la construcción de amplificadores, evolucionó, dada su naturaleza de estado sólido, hacia su miniaturización, integración y fabricación masiva. La revolución microelectrónica y el concepto de microprocesador son los dos vectores que han facilitado en mayor grado el desarrollo de la informática y las telecomunicaciones. Las aportaciones de otras tecnologías de base tales como la optoelectrónica (láseres, fibras ópticas, dispositivos ópticos integrados, etc.), los plásticos, cristales piezoeléctricos, etc., han contribuido también decisivamente al rápido crecimiento antes expresado. El avance de la microelectrónica y la convergencia de los conceptos del programa almacenado y microprocesador han sido determinantes para que se pueda haber producido la revolución informática a la que estamos asistiendo. Hubo que esperar más de un decenio antes de que el transistor y los programas almacenados se reunieran en una misma máquina, el microprocesador Intel 4004 en el año 1971. Desde entonces las capacidades de integración de la microelectrónica y el desarrollo de las nuevas tecnologías software han permitido multiplicar por 10.000 la eficacia en el uso de la microinformática. En los años 60, el ordenador se usaba como elemento aislado y general para una determinada organización con evidentes limitaciones. En los años 80 el desarrollo del ordenador personal (PC), permitió una orientación mayor al uso individual; el desarrollo de los sistemas abiertos fue determinante para el portado de una misma aplicación a diferentes plataformas y en consecuencia para el desarrollo de un verdadero mercado de software. Pero es en la década de los 90 con el desarrollo de los conceptos de autopistas de la información cuando se amplía enormemente la visión del uso de las tecnologías de la información. Ahora disponemos de una red global que permite el desarrollo de aplicaciones más allá del uso individual o en el seno de una organización. El uso del ordenador ha pasado de tener un carácter meramente computacional a incorporar texto, imágenes y sonido. El acelerado desarrollo del concepto de interactividad, tanto en local, como a través de las redes de telecomunicación ha permitido un espectacular desarrollo de las aplicaciones multimedia. Resulta muy complejo condensar en el reducido espacio de estas páginas aunque sólo sean unos breves retazos sobre la evolución de las diferentes técnicas, tecnologías y aplicaciones que se han producido en los últimos decenios. En lo que sigue el lector podrá encontrar una breve, casi telegráfica, aportación de algunas de las tecnologías que permiten hoy el desarrollo de nuevos servicios tales como: Microelectrónica, Fotónica, Comunicaciones Ópticas, Software y Comunicaciones Móviles. Microelecrónica y procesadores Microprocesadores, memorias y otros circuitos lógicos son los bloques básicos necesarios para el desarrollo de la electrónica. La industria de los semiconductores ha crecido sostenidamente desde 1985 y de una forma particularmente rápida desde 1992, con un incremento anual del 30%. En 1995 esta industria sobrepasó los 140 b$ de ingresos, esperando alcanzar 300 b$ en el 2000. No hay probablemente ninguna tecnología que haya tenido un crecimiento similar en complejidad, aumento de velocidad y disminución de coste. Los esfuerzos coordinados de la industria microelectrónica y los suministradores de equipos han conseguido que a mediados de 1995, alrededor del 40% de la fabricación de semiconductores se realizara en 0.5 micras con una tendencia a aumentar la densidad de la integración de transistores entre 4 y 16 veces en los próximos cinco años. Los microprocesadores en el año 2000 prometen ser 10 veces más rápidos que los actuales procesadores RISC y CISC a los mismos precios. Nuevas arquitecturas, especialmente la VLIW, combinadas con la capacidad de integrar entre 15 y 30 millones de transistores en un solo chip permitirán alcanzar estos objetivos. El aumento de las necesidades de comunicación entre los PCs y otros sistemas digitales, tales como "set-top-boxes", redes de telecomunicación o redes de ordenadores, están provocando un aumento considerable de la necesidad de "chips" especializados en comunicaciones con fuertes exigencias de complejidad, prestaciones y precio. La disponibilidad de la funcionalidad de las redes de comunicación ATM en un solo chip estarán disponibles en breve. En resumen, la capacidad de integración de los chips de Si sigue fielmente la ley de MOORE sin que se atisben dificultades especiales en los próximos 10 años para que no se siga cumpliendo. Fotónica y comunicaciones ópticas Una gran parte de las redes de telecomunicación actuales utilizan la fibra óptica para la transmisión de voz, vídeo y datos a velocidades varias órdenes de magnitudes superiores a las conseguidas mediante los cables de hilos de cobre. La conversión optoelectrónica constituye un obstáculo en las comunicaciones de muy alta velocidad, siendo necesario el uso de elementos electrónicos caros y complejos, que limitan la velocidad de transmisión, actualmente a algunas decenas de gigabits por segundo, debido a la necesaria regeneración del impulso de información óptico por procedimientos electrónicos y su posterior inyección de nuevo en la fibra. Estas limitaciones están impidiendo la introducción competitiva de la fibra en los hogares. La transferencia de una señal óptica de un extremo a otro de la red resultaría más sencilla, rápida y económica si se utilizasen las características de la propia onda luminosa para encaminar la información por las diferentes partes de la red. La señal sólo se convertirá en señal electrónica en los extremos de la comunicación. En el decenio pasado se descubrió el amplificador óptico que permite restaurar la potencia de una señal óptica a su valor inicial sin recurrir a la conversión optoelectrónica. Utilizan la propia fibra óptica dopada con iones de erbio y la estimulación de éstos por un láser para amplificar las señales ópticas. Así se ha conseguido sobrepasar velocidades de 50 gigabits por segundo, pudiendo amplificar simultáneamente muchas longitudes de onda que se estén transmitiendo por la fibra. La multiplexación óptica utilizando láseres sintonizables, junto al desarrollo de los receptores ópticos sintonizables son otros dos conceptos que permitirán ir multiplicando por varias órdenes de magnitud la cantidad de información que se pueda enviar por un fibra óptica. Es muy posible que la verdadera revolución en el campo de las comunicaciones de alta velocidad a través de la fibra óptica no haya hecho nada más que comenzar. El desarrollo del mercado de vídeo digital "on-line" requerirá anchos de banda por usuarios hasta 500 veces superiores a las actualmente utilizados para la conversaciones telefónicas. Software El desarrollo de soluciones basadas en la utilización del concepto de programa almacenado, esto es, software está omnipresente en todas las actividades que desarrollamos en nuestras vidas; en el hogar, en el trabajo, mientras conducimos, cuando usamos las telecomunicaciones, etc. Cada día, en el desarrollo de nuestra actividad, provocamos la ejecución de varias decenas de millones de instrucciones que previamente han sido programados utilizando la tecnología del software. Aún habiendo sido espectacular el crecimiento de la productividad y de la calidad del desarrollo del software en los últimos años (se estima un crecimiento del 15% anual en los últimos 30 años), lo han hecho en mayor grado (se estima un 25 % anual) el tamaño, la complejidad y el coste. En consecuencia, queda mucho camino por recorrer para alcanzar el grado de madurez y de calidad que ha alcanzado el hardware, fundamentalmente el diseño del sistemas microelectrónicos.El desarrollo de herramientas que permitan alcanzar los objetivos claves de toda realización software, esto es, facilidad de uso, escalabilidad, robustez, productividad, reusabilidad, velocidad de ejecución y calidad es un reto permanente que en el último decenio se ha plasmado en unos avances considerables en la ingeniería del software, las bases de datos relacionales y los lenguajes de programación, especialmente con el desarrollo de técnicas de programación orientadas a objetos y las técnicas de inteligencia artificial. Las tecnologías orientadas al manejo de la documentación, incluidas el tratamiento de imágenes y las técnicas de trabajo en grupo, están aportando grandes beneficios en áreas tales como la comunicación, la eficacia de las organizaciones, el teletrabajo y en la toma de decisiones. Comunicaciones Móviles Las comunicaciones móviles están llamadas a tener, de hecho ya lo tienen, un papel de protagonistas en el desarrollo de la Sociedad de la Información. La característica de movilidad ha sido un factor determinante en su espectacular crecimiento. El incesante aumento de la oferta y la demanda ha provocado un énfasis especial en las tecnologías y técnicas orientadas a una mejor utilización del espectro, mejorando progresivamente las técnicas de codificación y aumentando la reusabilidad del mismo mediante los concepto de microcélulas, picocélulas y antenas inteligentes. Como consecuencia del éxito de los sistemas celulares, han surgido una serie de sistemas derivados adaptados para la provisión de servicio fijo. De todos son conocidas las tecnologías TACS, GSM, DECT, PHS, etc., que han creado una proliferación de redes diferentes, con terminales específicos y sin ninguna capacidad de compatibilidad en los servicios; el afán de integración está haciendo plantearse una evolución sin discontinuidad hacia los sistemas de tercera generación como el UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Sin embargo, al menos desde la perspectiva europea, el concepto de comunicación personal (PCs) no se alcanzará hasta que no sean posibles las llamadas persona a persona independientemente de la localización, el terminal empleado, los medios de transmisión y la elección tecnológica. Esto engloba a los sistemas celulares y sin hilos de primera y segunda generación, así como la futura red UMTS prevista para comienzos del próximo siglo. Conclusiones Son muchas las técnicas y tecnologías que en los últimos veinte años han desbordado todas las previsiones, sin embargo la calidad abstracta de cualquier innovación carece por completo de importancia. En ocasiones el valor potencial de un descubrimiento no salta a la vista hasta que otros inventos menores, pero cruciales, lo sitúan en perspectiva; basta analizar la evolución que se ha producido en el uso del ordenador personal para constatar esta afirmación. La verdad es que al irse acumulando las técnicas unas sobre otras con paso desigual, resulta imposible predecir exactamente cuáles serán las que tendrán éxito. Para que una técnica pueda sobrevivir, no sólo ha de funcionar bien sino que debe ser competitiva desde el punto de vista comercial. También las políticas y las decisiones gubernamentales pueden pesar mucho en el desarrollo de las nuevas técnicas. Por último, las nuevas técnicas plantean dilemas morales, difíciles problemas económicos y crisis de índole personal y social. Por ejemplo, dentro de unos diez años, cuando el Proyecto Genoma Humano haya concluido, conoceremos los fundamentos genéticos de cualquier problema. Los controvertidos aspectos genéticos de la inteligencia, la violencia y otros rasgos complejos serán susceptibles de control, y a buen seguro, de manipulación. Tecnologías Progreso para el año 2000 Ejemplos Densidad de Integración 100x 1GBIT DRAM Velocidad de los Procesadores 100x 2000 MIPS Conmutación de Alta velocidad 100x 5x106 PKTS/SEC Reconocimiento del Habla 100x 5000 Palabras en reconocimiento contínuo Almacenamiento 100x Tarjetas de 10 GBYTE Capacidad de Comunicación sin hilo 1000x Digital, Microcelular Productividad del Software 10x-100x Reusabilidad de SW orientado a objetos
30 oct 2015