Europa se abraza al hardware libre para librarse de su dependencia de EE UU y China
El Viejo Continente conf¨ªa en que el dise?o de procesadores bajo arquitecturas de c¨®digo abierto impulsar¨¢ tanto su independencia tecnol¨®gica como sus niveles de competitividad e innovaci¨®n.
Hasta dos veces se ha despedido la Uni¨®n Europea (UE) del gigante tecnol¨®gico ARM, con sede en la ciudad inglesa de Cambridge. La primera fue en julio de 2016, cuando la compa?¨ªa fue adquirida por el grupo japon¨¦s SoftBank. Y la segunda, tras el Brexit del pasado 31 de enero. Dedicada al dise?o de arquitecturas para procesadores, ARM presume de tener una cuota del 33% en un mercado global que entre 2018 y 2024 crecer¨¢ a un ritmo anual del 7,3% hasta alcanzar los 5.700 millones de d¨®lares, seg¨²n Allied Market Research. Toda una fuga en el grifo de ingresos comunitarios que adem¨¢s plantea nuevos retos estrat¨¦gicos. No en vano, la ausencia de una tecnolog¨ªa de referencia propia en materia de procesadores acent¨²a la dependencia de la UE de otros mercados, lo que incluye la posibilidad de bloqueos o restricciones debido a medidas proteccionistas.
?La alternativa? El hardware libre, es decir, apostar por la creaci¨®n personalizada de chips a partir de arquitecturas de c¨®digo abierto puestas a disposici¨®n de cualquiera. De momento, a principios de a?o la Comisi¨®n Europea adjudic¨® a OpenForum Europe y Fraunhofer ISI la elaboraci¨®n de un informe para cuantificar el impacto del software y el hardware de c¨®digo abierto en la independencia tecnol¨®gica, la competitividad y la innovaci¨®n de la UE. Andrew Katz, el experto que dirige la secci¨®n de hardware abierto de esta investigaci¨®n, no oculta su satisfacci¨®n en un comunicado: ¡°Es la primera vez que se menciona el hardware abierto en un estudio de este tama?o, lo que demuestra que est¨¢ llegando a la mayor¨ªa de edad y que puede ser crucial para la econom¨ªa europea durante la pr¨®xima d¨¦cada¡±.
La idea es identificar las fortalezas, debilidades, oportunidades y desaf¨ªos del c¨®digo abierto en asuntos relevantes para el desarrollo tecnol¨®gico en la UE, como la ciberseguridad, la inteligencia artificial (IA), la digitalizaci¨®n de la industria, el coche conectado, la supercomputaci¨®n, el big data y blockchain.?
RISC-V, el Linux del hardware
Parad¨®jicamente, la soluci¨®n que busca el Viejo Continente puede encontrarse en un proyecto iniciado en 2010 en Estados Unidos, en la Universidad de California, Berkeley. Se trata de RISC-V (pronunciado risc-five) un conjunto de instrucciones para arquitecturas de hardware de c¨®digo abierto. ¡°Los nuevos procesadores basados en RISC-V suponen cambios muy importantes en el mercado de los n¨²cleos microprocesadores y chips, as¨ª como en los sistemas y circuitos integrados basados en tales n¨²cleos¡±, comenta Llu¨ªs Ter¨¦s, investigador del CSIC en el IMB-CNM (Instituto de Microelectr¨®nica de Barcelona - Centro Nacional de Microelectr¨®nica).
45 a?os de hardware libre
"?Est¨¢s construyendo tu propio ordenador? [¡] Si es as¨ª, quiz¨¢s te interese asistir a una reuni¨®n de un grupo que comparte tus aficiones para intercambiar informaci¨®n, compartir ideas, hablar del trabajo, ayudar en un proyecto o lo que sea¡". El pr¨®ximo 5 de marzo se cumplen 45 a?os del encuentro que anunciaba esta invitaci¨®n y que tuvo lugar en Menlo Park (San Mateo, California), en la casa de Gordon French, fallecido el pasado octubre. Esta reuni¨®n fue el origen del club Homebrew Computer, donde varios aficionados a la electr¨®nica compart¨ªan e intercambiaban piezas, circuitos y datos relevantes acerca de los microprocesadores de la ¨¦poca. Los encuentros se prolongaron hasta diciembre de 1986 y durante esos once a?os el club impuls¨® las bondades de compartir dise?os para que otros no solo pudiesen modificarlos libremente, sino adem¨¢s encontrarles nuevas utilidades con el fin de devolverlos mejorados a la comunidad. Para muchos, ese fue el germen del hardware libre.
En su opini¨®n, ahora cualquier empresa o grupo de investigaci¨®n podr¨¢ dise?ar a medida su procesador RISC-V sin necesidad de pagar regal¨ªas por licencias de uso y, en el caso de que no quieran disponer de un chip propio, tendr¨¢n a su disposici¨®n un mercado mucho m¨¢s amplio y no cautivo de una o pocas marcas. ¡°Habr¨¢ m¨¢s proveedores, mayor diversidad y, en consecuencia, m¨¢s competencia y precios ajustados a la calidad de la oferta y a la demanda¡±, explica Ter¨¦s.
De hecho, las expectativas son de lo m¨¢s halag¨¹e?as: los ingresos globales generados por RISC-V pasar¨¢n de 52 millones de d¨®lares en 2018 a 1.100 millones en 2025, seg¨²n la firma de investigaci¨®n Tractica. En palabras de Mateo Valero, director del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS), la revoluci¨®n propiciada por RISC-V en el mundo del hardware es ¡°un movimiento mundial equivalente a lo que supuso Linux para el software¡±. Consciente de ello, en diciembre de 2018 la Comisi¨®n Europea puso en marcha el proyecto EPI (European Processor Initiative), que re¨²ne a 27 socios de diez pa¨ªses (el BSC-CNS y la compa?¨ªa SemiDynamics por parte de Espa?a) con el fin de crear un procesador europeo para superordenadores mediante la combinaci¨®n de ARM y RISC-V.
A nivel nacional, para espolear los desarrollos basados en c¨®digo abierto, a principios de febrero se present¨® en Barcelona la Red-RISCV, coordinada por el propio Ter¨¦s desde el IMB-CNM y conformada inicialmente por 14 centros de investigaci¨®n y universidades de todo el pa¨ªs. Seg¨²n sus responsables, el objetivo de esta iniciativa es contribuir a la gestaci¨®n de un ecosistema local con proyecci¨®n internacional en torno al hardware libre a trav¨¦s de la cooperaci¨®n en tareas de investigaci¨®n, formaci¨®n e innovaci¨®n.
Licencia para copiar
Uno de los que presenci¨® la puesta de largo de Red-RISCV es David Cuartielles, cofundador de Arduino, la plataforma de creaci¨®n de electr¨®nica de c¨®digo abierto, quien calific¨® ese momento de ¡°evento hist¨®rico desde el punto de vista del desarrollo tecnol¨®gico en Espa?a¡±. Seg¨²n Cuartielles, en el mundo Arduino a¨²n queda un par de a?os hasta que lleguen los procesadores de uso gen¨¦rico con arquitectura RISC-V que sean comparables en prestaciones a los que usa actualmente esta plataforma (ARM, AVR y x86), si bien es cierto que su compa?¨ªa ya estudia esta alternativa como parte de su inversi¨®n en I+D. ¡°La idea de apertura es fundamental. Vivimos en una sociedad relacional con muchas naciones colaborando y legislaciones diferentes en cuanto a propiedad intelectual, as¨ª que resulta vital compartir dise?os de manera sencilla y r¨¢pida para que el conocimiento viaje mucho m¨¢s r¨¢pido¡±, argumenta. Pero diseminar los desarrollos de c¨®digo abierto para que cualquiera pueda acceder a ellos y reutilizarlos requiere unas normas.
Tal y como explica Javier Serrano, que colabora en la elaboraci¨®n del informe encargado por la Comisi¨®n Europea, si alguien publica un dise?o sin especificar cuestiones sobre su uso, por defecto se aplica la Ley de Copyright, que impide cualquier copia o modificaci¨®n. Por lo tanto, es preciso que cada creador deje claro, con una licencia concreta, los t¨¦rminos bajo los que comparte sus desarrollos para propiciar ¡°intercambios con una base legal s¨®lida¡±.
Serrano, coordinador de la secci¨®n de hardware y sincronizaci¨®n del grupo de Control de los Aceleradores del CERN, sabe bien de lo que habla, ya que es uno de los responsables de las primeras licencias de hardware libre lanzadas en Europa, un proyecto de la instituci¨®n para la que trabaja. Fue en 2011 cuando el equipo de Serrano decidi¨® abrir al mundo algunos de los resultados de sus investigaciones a trav¨¦s de la plataforma Open Hardware Repository, que actualmente alberga m¨¢s de 350 proyectos gracias a la colaboraci¨®n de sus miembros. ¡°Al diseminarlas con licencias de hardware abierto, varias de las tecnolog¨ªas desarrolladas para un cometido particular en el CERN han sido de utilidad para empresas de tama?o reducido, que las han adaptado para otras aplicaciones, gracias a lo cual han incrementado sus negocios¡±, apunta Serrano.
Algunos de los proyectos realizados con RISC-V se comparten bajo esa licencia creada por el CERN, aunque Serrano aclara que hay otros muchos modelos usados en el ¨¢mbito del hardware libre. ¡°Lo importante es no privatizar el desarrollo, porque las patentes y los royalties solo benefician a unas compa?¨ªas en particular, lo cual reduce el impacto en la sociedad¡±, se?ala.
En este mismo sentido, Llu¨ªs Ter¨¦s insiste en que para que la cooperaci¨®n en hardware libre sea una realidad hay que compartir esfuerzos, aparcar los egos y apostar por la generosidad. ¡°Queda camino por recorrer pues apenas estamos al final del principio, aunque ya hay muchos pasos consolidados y el c¨®digo abierto tiene mucha proyecci¨®n. Incluso en el caso de que nos equivoquemos y dentro de diez a?os RISC-V no sea la opci¨®n ganadora, seguro que el hardware libre habr¨¢ triunfado gracias a otra alternativa¡±, concluye el coordinador de Red-RISCV.
Bondades del hardware libre
Democratizaci¨®n. El hardware libre abre nuevas oportunidades de negocio a compa?¨ªas de cualquier tama?o, que tienen acceso a arquitecturas con las que hacer sus propias creaciones sin pagar grandes cantidades a los propietarios de la tecnolog¨ªa. Por ejemplo, NVision es una peque?a firma de Igualada (Barcelona) que ha dise?ado un microprocesador basado en RISC-V para dispositivos de IoT seguros. Y otras dos pymes barcelonesas han abordado directamente el desarrollo de n¨²cleos procesadores: Semidynamics y Esperanto Technologies. Esta ¨²ltima, adem¨¢s, fund¨® junto a Google, SiFive y Western Digital la organizaci¨®n Chips Alliance, destinada a promover sistemas de hardware abiertos y desarrollar soluciones basadas en RISC-V. Otras pymes europeas que destacan por este tipo de arquitecturas son la checa Codasip y las francesas Cortus y GreenWaves Technologies.
Aplicaciones a la carta. Existen investigaciones en torno al cambio clim¨¢tico, al cerebro humano o al consumo eficiente de energ¨ªa que requieren mucha capacidad de c¨¢lculo e implican adaptar procesadores ya existentes a ese determinado fin. Sin embargo, gracias al hardware libre pueden crearse chips especializados para una tarea concreta, lo que conlleva un ahorro de tiempo y dinero.
Mayor actividad comercial. El c¨®digo abierto no supone ning¨²n impedimento para la actividad comercial, sino que la dinamiza al facilitar una base colaborativa que impulsa la competitividad, lo que al final se traduce en mejores productos a precios m¨¢s baratos. Al igual que ha ocurrido con el software libre, el hardware libre dar¨¢ lugar a m¨²ltiples ofertas tanto p¨²blicas y libres como privadas y comerciales.
Robustez. En los sistemas abiertos hay muchos desarrolladores trabajando sobre un mismo est¨¢ndar o arquitectura, por lo que es m¨¢s f¨¢cil detectar y comunicar posibles fallos o un mal funcionamiento. "Sin embargo, en los sistemas cerrados y propietarios muy pocos conocen las entra?as m¨¢s ¨ªntimas de los chips y adem¨¢s est¨¢n sometidos a la confidencialidad de su firma", seg¨²n Llu¨ªs Ter¨¦s, coordinador de Red-RISCV.
Seguridad. Al dise?ar un procesador propio, se conoce al detalle toda su arquitectura, al contrario de lo que sucede al comprar un chip sin acceso a las instrucciones del hardware, que acarrea el riesgo de que incorpore puertas traseras o instrucciones perjudiciales para la seguridad o privacidad de los usuarios. Aun as¨ª, hoy en d¨ªa la mayor¨ªa de los dise?os europeos realizados con c¨®digo abierto acaban fabric¨¢ndose en Asia, por lo que es dif¨ªcil tener controlado al 100% este aspecto debido a los diversos eslabones que conforman la cadena de producci¨®n y distribuci¨®n del producto.
Iniciativas convergentes con Red-RISCV
- RISC-V Foundation. Creada en 2015, esta entidad impulsa la arquitectura de hardware libre a nivel mundial. Public¨® en abierto las especificaciones de base del conjunto de instrucciones de RISC-V y se ocupa de coordinar y mantener la evoluci¨®n del correspondiente est¨¢ndar de facto. Actualmente cuenta con m¨¢s de 450 miembros de 33 pa¨ªses y es socia de OpenHw Group, otra organizaci¨®n mundial dedicada a la cooperaci¨®n en torno al hardware libre.
- Lagarto. Primer procesador con repertorio de instrucciones RISC-V de c¨®digo abierto desarrollado en Espa?a. Es fruto de un proyecto liderado por el Barcelona Supercomputing Center (BSC) con la participaci¨®n del IMB-CNM del CSIC, el Centro de Investigaci¨®n en Computaci¨®n del Instituto Polit¨¦cnico Nacional (IPN) de M¨¦xico y los Departamentos de Arquitectura de Computadores (DAC) e Ingenier¨ªa Electr¨®nica de la Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a. Creado a partir de un dise?o inicial del IPN mexicano, Lagarto se desarroll¨® en Espa?a y se fabric¨® en Taiw¨¢n a trav¨¦s de los servicios de Europractice, una plataforma de la Comisi¨®n Europea para impulsar el desarrollo de sistemas integrados inteligentes con tecnolog¨ªas microelectr¨®nicas.
- LOCA. Siglas en ingl¨¦s de Laboratorio Europeo para la Arquitectura Abierta. Con sede en Barcelona y liderado por el BSC, este centro de investigaci¨®n, formaci¨®n y colaboraci¨®n tiene como objetivo dise?ar y desarrollar en Europa chips y procesadores de computaci¨®n de altas prestaciones.
- DRAC. Designing RISC-V-based Accelerators for next generation Computers es una iniciativa cofinanciada por la Generalitat de Catalunya, a trav¨¦s del programa RIS3CAT-Tecnologies Emergents, y fondos EU-ERDF de la Uni¨®n Europea. Liderado por el BSC con la participaci¨®n de cuatro universidades, varias empresas y centros colaboradores, el equipo de DRAC trabaja en el desarrollo de aceleradores de c¨®mputo para ¨¢mbitos espec¨ªficos de aplicaci¨®n (seguridad, criptograf¨ªa, gen¨®mica y conducci¨®n autom¨¢tica, entre otros), basados en la arquitectura RISC-V.
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