La ecología llega a la informática: Excess reduce el consumo energético de los sistemas

Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) están cada vez más integradas en nuestra vida cotidiana. El reto ahora es conseguir que la propia tecnología haga frente a la eficiencia energética de esos sistemas TIC para reducir al máximo su huella ecológica.

Aunque este objetivo no sea una novedad, se hace más imperioso si cabe con el paso de los años y la evolución informática, inmersa ahora en un punto de transición de petaescala a exaescala, con el consiguiente aumento del consumo eléctrico si no se pone remedio.

La necesidad de controlar el gasto energético y frenar la emisión de gases invernadero obligará en pocos años a limitar los sistemas informáticos en potencia y energía, pero sin que ello afecte al rendimiento. Para buscar soluciones se ha puesto en marcha el proyecto Excess, del que forman parte los principales expertos en computación de alto rendimiento y sistemas informáticos de Europa.

Se trata de un proyecto subvencionado por la Unión Europea y dirigido desde la Universidad de Chalmers, en Suecia. Según explica la propia web de Excess, el objetivo es proporcionar nuevos modelos con paradigmas de computación eficientes, lo que permitirá un importante ahorro energético de los sistemas informáticos.

La investigación seguirá un enfoque integral que incluya al mismo tiempo tanto aspectos de hardware como software, abriendo así más posibilidades para abordar con éxito el problema de la eficiencia energética, al tiempo que se descubren soluciones innovadoras.

Capas de abstracción

Como explica la Universidad de Chalmers en un comunicado, cada sistema se enfrenta a un desafío único, diverso y complejo. Así, mientras los dispositivos móviles necesitan hacer más cálculos con una capacidad de batería fija; en los sistemas embebidos, como la electrónica de consumo, los clientes demandan capacidad de respuesta como característica principal.

Otros dispositivos requieren mantener las baterías o el consumo de energía eléctrica bajo mínimos, y los servidores de ordenador, la potencia necesaria para operar. De hecho, los centros de datos de empresas como Google ya se llevan las inversiones más importantes de la compañía.

“Reducir el consumo de energía en sistemas embebidos propiciaría un aumento de su uso en nuevos sectores de la economía como, por ejemplo, los edificios de energía inteligentes, donde el potencial de ahorro energético se sitúa en torno al 30 por ciento", explica Philippas Tsigas, profesor de Ciencias de la Computación en Chalmers y coordinador del proyecto.

Excess va a detenerse primero en mejorar la comprensión del binomio potencia/energía, para emprender después un proceso continuado hasta reducir el derroche energético. Una de las primeras piedras se encuentra en el propio diseño de los sistemas actuales, que tienden a centrarse en capas de abstracción, dejando potencial de rendimiento y energía sin utilizar que podría aprovecharse con la optimización de todo el sistema coordinado.

Tsigas cita como ejemplo la existencia de chips que soportan mecanismos específicos para controlar el consumo de energía, aunque la mayoría no se utiliza por las dificultades de uso que entraña para el programador. Así, en lugar de incluirlo en la arquitectura del dispositivo, donde se puede conseguir el mayor ahorro de energía, la optimización de potencia del software se deja a menudo en un segundo plano.

Enfoque integral

Por contra, Excess adoptará un enfoque integral e introducirá metodologías de programación novedosas para simplificar drásticamente el desarrollo de aplicaciones de bajo consumo energético, lo que será aplicable a una amplia gama de sistemas de computación, pero sin que ello afecte a aspectos significativos del rendimiento.

“Para alcanzar el siguiente nivel de eficiencia energética, la interacción del hardware y el software debe optimizarse a través de un proceso de co-diseño de software/hardware iterativo, como el que vamos a desarrollar en Excess”, apunta Tsigas.

Se trata en definitiva de crear nuevos modelos que permitan la optimización integral en todas las capas del sistema informático. Funcionarían como un puente, al apoyarse en cuatro "pilares": unificar modelos de programación para la optimización energética, crear librerías y algoritmos de eficiencia, ejecutar análisis energéticos y simuladores de hardware para el mismo fin.