Es compleixen 60 anys de la patent del primer circuit integrat però, sabem com funcionen de debò?
El 6 de febrer de 1949 a l’enginyer alemany 1949 Werner Jacobi se li va atorgar la patent d’un circuit integrat, el “ànima” dels futurs ordinadors. Va ser un dels invents que va propiciar l’arribada de l’era informàtica gràcies als microxips que avui estan presents en ordinadors, telèfons, mascotes, dispositius mèdics i fins a en el nostre cos. Però, sabem de veritat com funcionen? El primer que se’ns ocorre en pensar en microxips és que treballen amb el sistema binari. De la mateixa manera que el sistema decimal ens permet representar tots els nombres, utilitzant del 0 al 9 com la seva base, i col·locant-los en ordre per assenyalar unitats, desenes, centenes, etc., el sistema binari fa servir només 0 i 1 per el mateix. I, en lloc de multiplicar per 10, es fa per 2. Així, mentre que al nombre 2019, l’un representa les desenes, en el sistema binari, el segon lloc representaria un 2, el tercer (el de les centenes al decimal ) seria el 4, el quart lloc el 8 i així. D’aquesta manera, en sistema binari, 2019 seria 11111100011.
L’avantatge del sistema binari sobre el decimal és que només contempla dues opcions, zeros i uns. Si bé per al dia a dia això és molt complex, a l’hora d’emmagatzemar o representar informació usant electricitat, és el mètode més eficaç: el sistema binari treballa basant-se en On / Off, Vertader / Fals, Blanc / Negre. De la mateixa manera que les neurones del nostre cervell, que connecten o interrompen el corrent elèctric per comunicar-se, els transistors en un microxip (l’equivalent a les neurones del cervell) s’activen o desactiven per processar la informació. L’estat On / Off a un transistor és la peça més petita d’informació i es diu bit (Binary digit, és a dir, dígit binari). Aquí cal fer una mica d’història. Quan van començar a ser més freqüents els ordinadors, cada fabricant operava amb un nombre diferents de bits, entre 5 i 12, però la necessitat que els diferents ordinadors poguessin intercanviar informació feia necessari que hi hagués un estàndard. Així, el 1963, es crea el codi ASCII (American Standard Code for Information Interchange o Codi Estàndard Americà per a Intercanvi d’Informació) que va començar a treballar amb 8 bits, és a dir 8 “espais” per zeros i uns. Amb 8 bits, el nombre màxim que es pot representar és 255, que en binari equival a 8 uns. Per això l’antic Pac-man es congelava en arribar a la fase 256. Operava en 8 bits i no podia anar més enllà del 255. El codi ASCII va utilitzar aquestes 255 possibilitats per assignar, a cadascuna d’elles, una lletra, un símbol, un signe de puntuació o un nombre. D’aquesta manera, quan premem la tecla J, per exemple, l’ordinador el converteix en nombres binaris = 1001010. Aquests 8 bits inicials ha anat augmentant a 16, 32, 64, etc. a mesura que hi havia més i més transistors en els microxips.
Òbviament el text és fàcil, però les imatges i els sons necessiten més “neurones”. El 1971, Intel va llançar el seu processador Intel 4004, el primer disponible de manera comercial. Tenia tot just 2.300 transistors o “neurones” per processar informació. Gairebé mig segle després, l’últim model presentat per Intel, el i9-9900K, ronda els 10.000 milions de transistors. I no només té més “neurones”, sinó que estan més juntes i la informació triga menys a viatjar, per això els microxips poden ser més petits, però més ràpids. D’altra banda, a l’hora d’emmagatzemar o processar fotos, els microxips també treballen amb zeros i uns. I ho fan d’aquesta manera. Les imatges estan compostes per petits punts coneguts com píxels. Cada píxel ocupa 3 bytes (un byte equival a 8 bits), d’aquesta manera, a cada píxel li corresponen una sèrie de 0 i 1 que el distingeixen d’altres colors. I, amb la música més del mateix: bàsicament cada so és una sèrie de vibracions en el nostre sentit que poden ser representades en forma d’ona. Qualsevol punt en aquesta ona es pot representar amb un nombre. Per tant, si volem millorar la nostra experiència auditiva, sempre hem de triar un sistema d’àudio de 32 bits per sobre d’un de 8 bits, ja que hi haurà més informació i matisos. I el mateix passa amb els colors.
Bàsicament, un microxip busca fer el mateix que un cervell biològic: processar la informació mitjançant electricitat servint-se de l’interruptor propi de les neurones. Com més neurones o transistors, més informació pot processar. I, igual que ocorre amb el cervell, també els microxips tenen un límit físic a partir del qual ja no poden sumar més “neurones”. La solució a això és la computació quàntica. En termes molt senzills, un ordinador quàntic se serveix d’una propietat de la mecànica quàntica que fa que el qubit (el bit quàntic) pugui ser 0, 1 o tots dos alhora. Quina és la diferència? Fins a la data, l’ordinador quàntic més potent es troba a Holanda i és una iniciativa de la Universitat de Delft i Intel. Té “a penes” 49 qubits, però seria suficient per, en teoria, superar en capacitat de processament als superordinadors més potents del moment.
