La Fundaci¨®n BBVA premia los dise?adores de los procesadores de los ordenadores actuales

La Fundaci¨®n BBVA ha anunciado este mi¨¦rcoles que ha concedido el Premio Fronteras del Conocimiento en Tecnolog¨ªas de la Informaci¨®n y la Comunicaci¨®n a John Hennessy (Huntington, Nueva York, 1952, actualmente en la Universidad de Stanford) y David Patterson (Illinois, Estados Unidos, 1947, Universidad de California en Berkeley), por, seg¨²n asegura la instiuci¨®n, ¡°fundar como nueva ¨¢rea cient¨ªfica la arquitectura de ordenadores, la disciplina que dise?a el cerebro de todo sistema inform¨¢tico, su procesador central¡±.

¡°Los profesores Hennessy y Patterson son sin¨®nimo de la creaci¨®n y formalizaci¨®n de la arquitectura de ordenadores¡±, se?ala el acta de la Fundaci¨®n BBVA, seg¨²n la nota de prensa facilitada hoy. ¡°Antes de su trabajo, el dise?o de los ordenadores ¨Cy en particular la medici¨®n de su rendimiento¨C era m¨¢s un arte que una ciencia, y los profesionales carec¨ªan de principios aplicables a su conceptualizaci¨®n y evaluaci¨®n. Patterson y Hennessy construyeron por primera vez un marco conceptual que aport¨® al campo un enfoque s¨®lido para medir el rendimiento, la eficiencia energ¨¦tica y la complejidad de un ordenador¡±.

Las aportaciones cient¨ªficas a la arquitectura de ordenadores de Hennessy y Patterson, asegura la Fundaci¨®n BBVA, han tenido adem¨¢s una vertiente did¨¢ctica, plasmada en un libro de texto, Computer Architecture: A Quantitative Approach, que tres d¨¦cadas despu¨¦s de su aparici¨®n se sigue considerando la biblia de la disciplina en las universidades de todo el planeta, habiendo alcanzado seis ediciones en las que se ha ido actualizando su contenido.

Hennessy y Patterson no solo han aportado contribuciones extraordinarias a la arquitectura de ordenadores como investigadores y educadores, proyectadas a varias generaciones de cient¨ªficos de la computaci¨®n a trav¨¦s de su actividad docente, sino que adem¨¢s han impulsado la innovaci¨®n tecnol¨®gica y el desarrollo empresarial de sus ideas. Ambos galardonados crearon RISC, una arquitectura en la que se basa el dise?o de los procesadores centrales y hoy est¨¢ ¡°en el coraz¨®n de pr¨¢cticamente todos los servidores de centros de datos, ordenadores de mesa, port¨¢tiles, tel¨¦fonos inteligentes y ordenadores embebidos [en televisores, autom¨®viles y dispositivos del Internet de las Cosas]¡±, seg¨²n resalta el acta.

RISC, las siglas en ingl¨¦s de Ordenadores con Conjunto de Instrucciones Reducido, fue desarrollada en los a?os ochenta bas¨¢ndose en un concepto que ambos galardonados defend¨ªan, y que Hennessy, contactado tras el fallo, ha resumido en la frase: ¡°Cuanto m¨¢s simple, m¨¢s eficiente¡±. Se trataba de un principio del todo opuesto a los entonces imperantes entre los dise?adores de ordenadores, y fue precisamente este ir contra corriente lo que empuj¨® a colaborar a los dos galardonados.

Un m¨¦todo sistem¨¢tico y reproducible

Para Patterson, un hilo conductor en el trabajo de ambos es el esfuerzo por aplicar un m¨¦todo sistem¨¢tico y reproducible a su investigaci¨®n. As¨ª contribuyeron a la formalizaci¨®n del ¨¢rea de arquitectura de ordenadores, as¨ª crearon RISC y as¨ª escribieron su libro: ¡°Dise?amos procesadores igual que dise?amos libros: haciendo experimentos y ensayando¡±, ha explicado por videoconferencia tras conocer el fallo del jurado, cuyos miembros han sido designados conjuntamente por la Fundaci¨®n BBVA y el CSIC.

Prueba de su ¨¦xito es el hecho de que la tecnolog¨ªa RISC, y sus principios de m¨¢xima eficiencia, est¨¢n hoy presente en el 99% de los procesadores en todo tipo de sistemas, y hacen posible desde la ligereza de los port¨¢tiles a la larga duraci¨®n de la bater¨ªa de los tel¨¦fonos inteligentes. En cuanto a su libro de texto como instrumento que ha definido los pilares de una disciplina y que cumple un papel esencial en su transmisi¨®n, Hennessy ha asegurado que ¡°una de las mayores alegr¨ªas de mi vida es comprobar que hay estudiantes de todo el mundo que aprecian nuestro trabajo¡±.

¡°El trabajo de Hennessy y Patterson ha tenido un impacto profundo y duradero¡±, concluye el acta. ¡°Concibieron el campo cient¨ªfico de la arquitectura de ordenadores, impulsaron un enfoque sistem¨¢tico y cuantitativo para el rendimiento de los sistemas, promovieron un tipo de procesadores con conjuntos de instrucciones reducidas que ha transformado la manera en que la industria construye ordenadores; y han logrado avances transformativos para la fiabilidad de los ordenadores y la coherencia de los sistemas a gran escala¡±.

De ¡®arte oscuro¡¯ a ciencia ¡®al alcance de todos¡¯

En los a?os 80, antes de la aportaci¨®n de los galardonados, ¡°cada compa?¨ªa ten¨ªa su manera de dise?ar procesadores, basada en la intuici¨®n de unos pocos expertos¡±, recuerda Ron Ho, director de Ingenier¨ªa de Silicio en Facebook y secretario del jurado. ¡°Era como brujer¨ªa, una serie de m¨¦todos dif¨ªciles de transmitir. Hennessy y Patterson cambiaron eso, crearon un marco, definieron par¨¢metros que permit¨ªan comparar distintos sistemas en eficacia y rapidez. La arquitectura de ordenadores dej¨® de ser un arte oscuro para convertirse en ciencia, un conocimiento sistematizado que se puede transmitir. Democratizaron ¨Cpusieron al alcance de todos¨C el conocimiento necesario para el dise?o de ordenadores¡±.

Ambos premiados han rememorado el esfuerzo de poner negro sobre blanco los fundamentos de la disciplina: ¡°Tanto John como yo ¨¦ramos profesores, y nos encanta ense?ar. Decidimos escribir un libro porque nos frustraba que ninguno de los que hab¨ªa nos ayudaba a transmitir a nuestros alumnos lo que sab¨ªamos¡±, recuerda Patterson.

Hennessy, por su parte, a?ade: ¡°La arquitectura de ordenadores se ense?aba en las universidades de forma descriptiva. Era como si estuvieras visitando un museo como el Prado, admirando obras individuales. No nos gustaba nada este enfoque, quer¨ªamos algo basado en mediciones importantes, como el rendimiento y el coste. As¨ª que empezamos a escribir con este objetivo, para que el campo adquiriese un enfoque cient¨ªfico y de ingenier¨ªa, en vez de uno basado en meras descripciones. Han pasado 30 a?os y el libro est¨¢ disponible en una docena de idiomas, lo utilizan cientos de miles de alumnos en todo el mundo¡±.

Lo simple es eficaz

El procesador RISC, nacido a principios de los ochenta, tambi¨¦n es fruto de un cambio conceptual. Los dise?adores de ordenadores de la ¨¦poca asum¨ªan que el procesador ser¨ªa m¨¢s r¨¢pido si ten¨ªa que ejecutar pocas instrucciones, por complejas que fueran. Hennessy y Patterson demostraron con su prototipo RISC que si el procesador ejecutaba m¨¢s instrucciones, pero m¨¢s simples, los programas de ordenador se ejecutar¨ªan mucho m¨¢s velozmente.

¡°RISC tiene que ver sobre todo con la eficiencia¡±, explica Hennessy. ¡°La idea clave es: lo m¨¢s simple es lo m¨¢s eficaz. Piensa en un ensayo literario con palabras muy complejas y oraciones rebuscadas. Es muy dif¨ªcil leerlo r¨¢pido. En cambio, un ensayo con t¨¦rminos sencillos se lee r¨¢pidamente. Esto es lo que consigue RISC: utiliza palabras muy simples que se ejecutan r¨¢pido. Esto nos permiti¨® lograr un avance rompedor en el rendimiento de los ordenadores, que hoy ha conseguido grandes ventajas en cuanto a la eficiencia y el uso de la energ¨ªa¡±.

Del rechazo inicial al uso en casi todos los dispositivos

Los buenos resultados de RISC, sin embargo, inicialmente no bastaron para convencer a la comunidad. ¡°Era una tecnolog¨ªa demasiado disruptiva, contraintuitiva: si haces las cosas m¨¢s sencillas, el ordenador ir¨¢ m¨¢s r¨¢pido¡±, recuerda Hennessy. Patterson coincide: ¡°Al principio, RISC era incre¨ªblemente controvertido. John y yo nos encontr¨¢bamos solos en un lado del debate. Pero a?os despu¨¦s esto se invirti¨®. Identificamos las f¨®rmulas que explicaban por qu¨¦ RISC era m¨¢s eficiente, y esto llev¨® a la creaci¨®n de startups. John cre¨® su propia compa?¨ªa [MIPS Technologies] y yo colabor¨¦ con una ya existente [Sun Microsystems], que llevaron productos de gran ¨¦xito al mercado. Esto cambi¨® la opini¨®n de la comunidad¡±.

La aparici¨®n en la ¨²ltima d¨¦cada de dispositivos a la vez m¨¢s diminutos y potentes, como los smartphones y las tabletas, hizo a¨²n m¨¢s evidentes las ventajas de la tecnolog¨ªa RISC. M¨¢s eficiencia energ¨¦tica se traduce en mayor duraci¨®n de bater¨ªa y menor coste econ¨®mico.

M¨¢s all¨¢ de su trabajo conjunto para formalizar la arquitectura de computadores y dise?ar la tecnolog¨ªa RISC, el jurado ha destacado tambi¨¦n que ambos galardonados han contribuido otras innovaciones duraderas. Patterson ¡°cre¨® un campo de estudio en torno a la fiabilidad de los ordenadores¡±, destaca el acta, mientras que Hennessy ¡°trabaj¨® en el desarrollo de sistemas distribuidos de multiprocesadores de memoria compartida¡±. En conjunto, el jurado considera que estas ideas han sentado las bases para los centros de datos modernos, las bases de datos y tambi¨¦n los motores de b¨²squeda de internet. Todos estos sistemas y herramientas requieren del soporte continuo de ordenadores de gran escala altamente fiables, que no se pod¨ªan haber desarrollado sin los multiprocesadores creados, a su vez, con el concurso de la visi¨®n innovadora de los dos galardonados.

Una nueva ¡®edad de oro¡¯ para los arquitectos de ordenadores

La carrera hacia una miniaturizaci¨®n a¨²n mayor de los procesadores no ha terminado, y eso implica, para los galardonados, que los desaf¨ªos para la arquitectura de ordenadores ser¨¢n todav¨ªa mayores a corto plazo.

¡°La Ley de Moore [el n¨²mero de transistores en un procesador se duplica aproximadamente cada dos a?os] ha impulsado la tecnolog¨ªa para construir ordenadores cada vez m¨¢s eficientes, pero est¨¢ llegando a su fin¡±, se?ala Patterson. ¡°Sin embargo, la gente sigue queriendo ordenadores mucho m¨¢s r¨¢pidos. Esto significa que los arquitectos de ordenadores van a tener que averiguar c¨®mo dise?ar ordenadores que no contar¨¢n con transistores superiores, pero aun as¨ª mejorar¨¢n su rendimiento. El campo puede alcanzar una nueva ¡®edad de oro¡¯¡±.

Hennessy, por su parte, considera que uno de los mayores retos actuales para la disciplina lo impone el auge de la inteligencia artificial (IA): ¡°La demanda para el rendimiento de la IA est¨¢ aumentando de forma espectacular, tendremos que replantearnos c¨®mo dise?ar ordenadores para que hagan tareas altamente complejas, como el aprendizaje autom¨¢tico, de manera eficiente. Esto traer¨¢ innovaciones emocionantes, y representa una gran oportunidad para que la gente joven haga aportaciones realmente importantes¡±.

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