A lo largo de la historia del chip informático, los ingenieros han tratado el calor residual como un coste inevitable de un cálculo. Hannah Earley, sin embargo, cree que es una elección de diseño. Earley, de 31 años, es cofundadora y directora de tecnología (CTO) de Vaire Computing, una startup que construye chips que reciclan energía que normalmente se desecha como calor, una estrategia conocida como computación reversible. En última instancia, ella cree, este enfoque podría ayudar a que los centros de datos (y nuestros ordenadores portátiles y teléfonos) sean mucho más eficientes energéticamente.
Cuando los chips informáticos convencionales realizan cálculos, borran la información que ya no necesitan, disipando energía en forma de calor en el proceso. Earley compara este enfoque con conducir a toda velocidad por una ciudad solo para pisar los frenos en cada intersección: el coche pierde impulso y debe quemar más combustible para acelerar de nuevo. La computación reversible tiene como objetivo mantener el impulso: en lugar de borrar información de los pasos intermedios de un cálculo, el circuito la retiene, lo que permite ejecutar la computación a la inversa y recuperar parte de la energía.
Aunque la idea fue propuesta por primera vez hace más de 50 años, resultó poco práctica de implementar con los transistores y circuitos existentes. Earley, sin embargo, ha replanteado por completo el hardware necesario para que la recuperación de energía funcione. Ella diseñó un tipo de resonador con patente pendiente —un componente de chip microscópico que almacena la energía recuperada para su posterior reutilización. "Es, en realidad, un péndulo glorificado", afirma ella. El año pasado, Vaire anunció un avance clave: un chip con un resonador que recuperaba más energía de la que perdía, incluso después de tener en cuenta la energía necesaria para alimentar el componente. Para un subcampo que ha existido mayormente en la teoría, el resultado fue una prueba de vida.
“Está claro que tienen algo interesante”, afirma Igor Markov, investigador en automatización del diseño electrónico y exprofesor de la Universidad de Míchigan, Ann Arbor. Aun así, comenta, la tecnología se encuentra en una fase bastante inicial; la empresa necesitará “una serie de demostraciones cada vez más realistas y convincentes para atraer el apoyo de la industria necesario para su comercialización.”
Poco a poco se convenció de que la conexión entre información, energía y calor podría cambiar los ordenadores para siempre.
La incursión de Earley en el diseño de chips comenzó antes que la de la mayoría. Empezó a programar alrededor de los nueve años, comenzando con código de alto nivel para la web antes de adentrarse en otros lenguajes de programación como Perl y Java. Continuó progresando hacia capas cada vez más abstractas de la computación, hasta que llegó a los transistores.
Finalmente, se matriculó en un programa de doctorado en la Universidad de Cambridge bajo la dirección del biólogo computacional Gos Micklem. Comenzó estudiando cómo materiales como el ADN podían utilizarse para realizar cálculos, pero a los pocos meses, Micklem le envió la tesis doctoral de 1999 de Michael Frank, un pionero en computación reversible. Earley la leyó una vez, se sintió escéptica, la leyó de nuevo y reflexionó sobre ella durante unas semanas. Poco a poco se convenció de que la conexión entre información, energía y calor podría cambiar los ordenadores para siempre.
La fascinación reorientó completamente su trabajo de doctorado. Earley estudió los límites físicos de la computación y desarrolló software capaz de transformar programas ordinarios en reversibles. «Con el tiempo, no le permitía poner mi nombre en ninguno de sus artículos, porque sentía que no podía levantarme y dar una charla adecuada sobre ellos», recuerda Micklem. «Era cosa suya».
Tras finalizar sus estudios en 2021, Earley conoció a Rodolfo Rosini, un emprendedor e inversor tecnológico. Ambos cofundaron Vaire ese mismo año, y desde entonces la compañía ha recaudado más de 12 millones de dólares, contrató a Frank como científico sénior y ha comenzado a transformar la visión de la computación reversible en hardware real.
La innovación, sin embargo, no ocurre de la noche a la mañana. Durante el invierno de 2022 en Grinnell, Iowa, Earley pasó semanas en el apartamento sótano de la que ahora es su esposa, mientras la sensación térmica exterior alcanzaba aproximadamente los −40 °F, cubriendo una pizarra una y otra vez con esquemas para la pieza central del circuito necesaria para que la lógica reversible funcionara. Para cuando el diseño finalmente tomó forma, después de que la pareja escapara del frío a Las Vegas, se sintió menos como un momento 'eureka' y más como una oleada gradual de alivio. «No estoy completamente superada», recuerda haber sentido.
El próximo desafío de Earley y sus colegas es conseguir que su chip radicalmente distinto encaje en dispositivos familiares y sistemas de fabricación. Ella cree que ahí reside el futuro: no en el perfeccionamiento adicional de los chips existentes, sino en reconstruirlos desde cero con miras a la reversibilidad. «Quiero abordar cada parte de cómo se construyen los ordenadores», afirma Earley, «y replantearla en estos términos».