Un chip informático capaz de realizar cálculos utilizando probabilidades, en lugar de la lógica binaria, podría acelerar un gran rango de áreas, desde los sistemas de banca por internet hasta la memoria flash en los teléfonos inteligentes y otros dispositivos.

Mediante la reescritura de algunas de las características fundamentales de los chips de ordenador, Lyric Semiconductor ha presentado su primer "procesador de probabilidad", un chip de silicio que realiza los cálculos con señales eléctricas que representan oportunidades, en vez de 1s y 0s digitales.

"En esencia, hemos empezado desde cero," señala Ben Vigoda, director general y fundador de la startup con sede en Boston. La tesis doctoral de Vigoda sustenta la tecnología de la compañía. Empezar desde cero hace posible la implementación de cálculos estadísticos de una forma más sencilla y más eficiente en cuanto al consumo de energía, señala.

Y puesto que ese tipo de matemáticas constituye el núcleo de muchos productos, existen muchas aplicaciones potenciales. "Por poner un ejemplo, las recomendaciones de Amazon están basadas en la probabilidad", afirma Vigoda. "Cada vez que hacemos una compra con ellos, el control de fraude de la tarjeta de crédito también está basado en la probabilidad, y cuando mandan por e-mail la confirmación, pasa a través de un filtro de spam que utiliza también la probabilidad".

Todos estos ejemplos implican la comparación de datos distintos para encontrar el ajuste más probable. La implementación de las matemáticas necesarias para llevar a cabo estas tareas se ve simplificada con el uso de un chip que funcione con probabilidades, señala Vigoda, permitiendo que unos chips más pequeños hagan el mismo trabajo a un ritmo más rápido. Un procesador que acelerase drásticamente tales cálculos basados en probabilidades podría encontrar todo tipo de usos. Sin embargo Lyric lo tendrá difícil para lograr probar la fiabilidad y la escalabilidad de su producto, y para demostrar que se puede programar fácilmente.

Las señales eléctricas dentro de los chips de Lyric representan probabilidades, en lugar de 1s y 0s. Mientras que los transistores de los chips convencionales se distribuyen en componentes llamados compuertas digitales NAND, que pueden ser usadas para implementar todas las funciones lógicas digitales posibles, los de un procesador de probabilidad crean bloques de construcción conocidos como compuertas NAND Bayesianas. La probabilidad bayesiana es un campo de las matemáticas nombrado en honor del estadista inglés del siglo XVIII Thomas Bayes, que desarrolló la primera idea sobre la que se basa.

Mientras que una compuerta NAND convencional genera un "1" si ninguna de sus entradas coinciden, la salida de una compuerta NAND bayesiana representa la probabilidad de que las dos probabilidades de entrada coincidan. Esto hace que sea posible realizar cálculos que utilicen probabilidades como entrada y salida.

Lyric ha estado trabajando sigilosamente en su tecnología desde 2006, en parte con fondos de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA) de los EE.UU.. DARPA está interesada en aplicaciones de defensa potenciales que impliquen el uso de información que no esté bien definida—por ejemplo, señales de radio distorsionadas accidentalmente o no, y sistemas de visión artificial que traten de reconocer acciones u objetos en las imágenes. "Están interesados en algunas aplicaciones de tipo James Bond", señala Vigoda.

Dentro de tres años, Lyric planea producir prototipos de un procesador de probabilidad de uso general, apodado GP5, capaz de ser programado para realizar cualquier tarea estadística. Sin embargo, el primer chip de Lyric, ofertado a empresas que utilicen memoria flash en sus dispositivos y productos, está dirigido a promover la eficiencia, y, finalmente, el tamaño, de la memoria flash de estado sólido utilizada en aparatos portátiles tales como los teléfonos inteligentes y las tabletas.

Los chips de memoria flash almacenan los datos utilizando zonas de carga atrapadas en su superficie. Sin embargo, dichas zonas son inestables e incluso pequeños cambios en la carga pueden afectar a la integridad de los datos almacenados. "La diferencia entre un 0 y un 1 es de sólo 100 electrones", asegura Vigoda. "Hoy en día, uno de cada 1.000 bits es incorrecto al ser leído, y en la siguiente generación, el número de errores se acercará a un bit de cada cien".

Los chips de comprobación de errores pueden corregir estos errores mediante la elaboración de un código único generado cada vez que se escriben datos en el chip. Esta suma de control se puede utilizar para confirmar si los datos almacenados han cambiado, y hace que sea posible calcular qué partes han pasado de ser 1s a 0s o viceversa. Esto requiere un tipo de cálculo estadístico que es difícil de aplicar en la lógica digital, señala Vigoda, aunque es ideal para el enfoque de Lyric.

La firma ha estado probando la capacidad de un chip de probabilidad para realizar comprobaciones de errores con uno de los mayores fabricantes de memoria flash. En comparación con un chip de corrección de errores típico utilizado en la actualidad, el chip de Lyric ocupa sólo un 30 del espacio y utiliza una doceava parte de la energía. "Esperamos poner esta tecnología en su bolsillo de aquí a dos años", afirma Vigoda.

La comprobación de errores se está convirtiendo en un obstáculo para el rendimiento y la capacidad de los sistemas flash, señala Steven Swanson, científico informático en la Universidad de California, en San Diego, dedicado al estudio del rendimiento de los chips flash. Los discos duros, basados en platos magnéticos giratorios, en gran medida deben su ganancia de capacidad a lo largo de los últimos años a la avanzada comprobación de errores que se les está añadiendo, señala Swanson. "En comparación con los discos duros, todavía estamos en los primeros días del sistema flash", asegura Swanson, "y está bastante claro que a medida que flash gane densidad, la comprobación de errores se volverá más importante".

Aunque los chips de probabilidad de Lyric podrían conectarse con los componentes electrónicos convencionales, funcionan de forma fundamentalmente diferente, lo que podría crear algunos problemas de velocidad en las mentes de los ingenieros, señala Swanson. "Como ingeniero de flash, quizá querría probar estos inusuales chips más de lo habitual para convencerme de que son fiables".