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Sempre più dati da computare. Sempre più memoria da gestire. Sempre più operazioni da portare a termine in tempi sempre più ristretti. L'evoluzione dell'informatica ha portato i calcolatori a sviluppare una maggior potenza di calcolo e una maggior capacità di gestire più processi contemporaneamente. E ciò è tanto vero per i computer casalinghi, quanto per i cosiddetti supercomputer. Anzi, in quest'ultimo caso l'evoluzione è stata addirittura più veloce ed i grandi mainframe come IBM Watson sono oggi in grado di compiere miliardi di operazioni al secondo.
L'evoluzione, almeno con la tecnologia attualmente in uso, non è però senza fine: la Legge di Moore impone limiti ben precisi alla struttura interna di un processore al silicio e, stando alle previsioni fatte decenni fa dal fondatore di Intel, al di sotto degli 11 nanometri (5 nanometri secondo altri, come ad esempio lo scienziato statunitense Michio Kaku) non sarebbe più fisicamente possibile stampare circuiti elettronici funzionanti.
Per questo motivo molti laboratori di ricerca e sviluppo sono impegnati alla ricerca di un materiale alternativo o processi produttivi differenti, rispetto agli attuali, per poter continuare a realizzare processori sempre più performanti. Si è tentata la strada dei nanotubi di carbonio o l'impiego del grafene al posto del silicio; altri scienziati stanno tentando la strada dell'informatica quantistica per poter ottimizzare le risorse e aumentare il numero di operazioni completate per unità di tempo.
Negli ultimi anni alcune realtà scientifiche hanno focalizzato la propria attenzione sullo sviluppo di computer ottici, all'interno dei quali il trasporto dei dati da processare è affidato agli impulsi di luce (fotoni) piuttosto che agli impulsi elettrici. Il funzionamento è, grosso modo, lo stesso della fibra ottica con in più alcuni accorgimenti necessari al corretto funzionamento della macchina.
Come funziona un computer ottico
Con il termine computer ottico ci si può riferire a differenti tecnologie accomunate dall'utilizzo dei fotoni per il trasporto delle informazioni da trattare o già computate. La startup britannica Optalysys ha recentemente messo a punto una nuova tecnica che, tramite l'utilizzo di una rete ottica e laser a basso consumo, permette di coniugare prestazioni di alto livello con bassi consumi energetici. Nei test condotti sinora, questa nuova struttura ha permesso di ottenere risultati che sono andati anche al di là delle previsioni.
Anche se molto complicato in teoria, l'approccio Optalysys prevede l'utilizzo di una rete di cristalli liquidi nei quali viene proiettato un fascio laser a basso voltaggio. Una volta nella rete, il fascio di luce interagisce con i cristalli liquidi, dando vita al circuito di “calcolo”. Grazie all'utilizzo di particolari algoritmi, una rete ottica così costituita è in grado di compiere milioni di operazioni contemporaneamente, incrementando notevolmente la capacità di calcolo di un singolo processore.
Sul versante del consumo energetico, inoltre, la startup britannica ha presentato una statistica piuttosto interessante: mentre un computer ottico così concepito consumerebbe l'equivalente di 3.500 dollari in energia elettrica all’anno, un supercomputer elettronico da 34 petaflop al secondo (34 milioni di miliardi di operazioni, il più potente attualmente in uso) consuma fino a 21 milioni di dollari annui di energia elettrica. Inoltre, l'utilizzo di architetture ottiche permetterebbe di ridurre lo spazio occupato da supercomputer e mainframe, portando ad ulteriori risparmi per quanto riguarda la costruzione e la sistemazione in spazi idonei ad ospitare macchine del genere. La possibilità di creare supercomputer che occupino pressappoco lo spazio di un computer desktop aprirebbe grandi “spazi di manovra” in settori quali la medicina, la stampa 3D e l'editing audiovideo.
A quando il primo computer ottico?
Secondo la timeline diffusa dall'azienda del Regno Unito, i suoi ultimi prototipi avrebbero raggiunto il quarto livello della scala NASA technology readiness level: ciò vuol dire che i singoli componenti del computer ottico potrebbero essere già testati in laboratorio. Entro gennaio 2015 dovrebbe essere pronto il primo prototipo di questo tipo completo in ogni sua parte, mentre nel 2017 si stima di avere a disposizione due modelli commerciali da utilizzare per dimostrazioni pubbliche. Secondo un portavoce della società britannica, i primi modelli da 17,1 petaflop testati e funzionanti destinati alla vendita commerciale dovrebbero invece arrivare entro il 2020.
