Tecnologia de semiconductors ultraeficient.

Desenvolupat un sistema per transportar dades mitjançant semiconductors a escala atòmica de manera que són extremadament eficients en el consum d'energia.

Aquest avenç un dia podria ajudar a alimentar ordinadors i telèfons intel·ligents de nova generació perquè consumeixen menys electricitat respecte els dispositius actuals.

Aquest nou i molt millorat nivell d’eficiència energètica s’aconsegueix barrejant excitons (electrons lligats amb forats d’electrons) amb llum en semiconductors prims d’un àtom, que són aproximadament 100.000 vegades més prims que un full de paper. Aquesta nova tecnologia de semiconductors presenta signes molt prometedors pel que te a veure en el consum d'electricitat a més de no produir calor, cosa que significa que no es malgasta energia.

L’equip de la Universitat Nacional d'Austràlia, és el primer a demostrar amb èxit aquest transport eficient de portadors d’informació (partícules que poden transportar dades en ordinadors) en aquests semiconductors prims a escala atòmica i a temperatura ambient de manera què, esdevé un necessari primer pas  per crear els ordinadors i els telèfons intel·ligents del demà.

S'espera que la tecnologia pugui obrir el camí per a un creixement sostenible en informàtica en el futur mitjançant la reducció del consum d’energia, repte que afronten tots els científics de tot el món.

Els ordinadors ja utilitzen al voltant del 10 % de tota l'electricitat disponible a tot el món, un nombre que comporta un cost molt elevat econòmic i ambiental, i que es preveu que es duplicarà cada 10 anys a causa de la creixent demanda d'informàtica.

Les estimacions mostren que aquests dispositius informàtics, Internet, els centres de dades i altres tecnologies digitals representen, com a mínim, el 2% de les emissions mundials de gasos d'efecte hivernacle, que és similar al de l'aviació. 

Aquest nou desenvolupament aborda el problema de la calor que provoca el consum d'electricitat en milers de centres massius de dades que estan allotjats en superfícies de la  mida d'una fàbrica i per a tot el món. Es malgasta una gran quantitat d'energia en forma de calor quan es fan servir els ordinadors.

S'espera que esdevingui un pas cap a les noves tecnologies de la informació energèticament eficients i una potencial reducció del consum d’energia mundial permeti reduir la necessitat d’altres centrals elèctriques de combustible fòssil, que al seu torn reduirien la quantitat d’emissions nocives alliberades a l’atmosfera.

Com que produir, emmagatzemar i subministrar energia sempre comporta un cost, inclosa la contaminació de l'aire i el canvi climàtic com a conseqüència de la combustió de combustibles fòssils, és molt important reduir el consum d'electricitat per a un futur més sostenible. En definitiva, aquest treball, vol desenvolupar tecnologies de semiconductors de baix consum energètic pel processament d'informació. Hi han altres opcions per a noves investigacions, inclòs el desenvolupament de làsers i sensors d'eficiència energètica basats en aquesta tecnologia de semiconductors.

Font: Universitat Nacional d'Austràlia (ANU) 

Vulnerabilitats dels pols electromagnètics a les xarxes elèctriques.

La Xina, estudia com defensar-se d'un atac de pols electromagnètic (EMP) ja que experts militars estan preocupats per el creixent interès dels països per les armes nuclears per fer possible el primer atac EMP. tot i que no hi haurien danys humans podria resultar devastador per a les xarxes elèctriques i els dispositius electrònics.

Des de fa temps es coneix l’enorme potencial d’un pols electromagnètic alliberat per la detonació a gran altitud d’una arma nuclear. En el 1962, els Estats Units van realitzar una prova d’una arma termonuclear d’1,45 megatons , anomenada Starfish Prime, a 175 km sobre l’illa Johnston, a l’oceà Pacífic. A més de 1.000  km de distància, l'explosió va provocar una interrupció del servei elèctric en algunes zones de Hawaii. A més, la radiació, va danyar diversos satèl·lits d'òrbita baixa de la Terra. Dècades més tard, la Comissió per Avaluar l'Amenaça als Estats Units a partir d'un atac de pols electromagnètic (EMP) va determinar ja en el 2008 que els Estats Units tondrien de fe front a les conseqüències catastròfiques d'un atac EMP atesa la seva creixent dependència de l'electrònica i la seva completa dependència de la xarxa elèctrica.

Tot i això, fins ara, les avaluacions del risc  dels atacs EMP i els seus efectes sobre la xarxa elèctrica s’han basat en models simplificats a la Terra. Però, els efectes reals sobre la xarxa elèctrica d’un pols electromagnètic des de l’espai exterior afectaria la superficie de la Terra.

El pols d'alta freqüència E1, altera l'electrònica de consum; E2, es comporta més o menys com un llamp La forma d’ona E3 te l'amplitud més baixa del senyal EMP però, és la  més duradora, (des d'0,1 segons a diversos centenars de segons) i això ja pot causar danys catastròfics a la xarxa elèctrica bàsicament pel corrent que podria circular pel terra.

Una explosió nuclear a la part superior de l’atmosfera o a l’espai, impulsaria un corrent d’ions i electrons a través de l’atmosfera (B), produint un camp magnètic (A) que al seu torn induiria corrents elèctrics per la xarxa del terra sota de la línia elèctrica. Les zones d'alta conductivitat (D) conduirien més fàcilment aquest corrent, mentre que les regions de baixa conductivitat (F), no. En canvi, el camp elèctric més gran d’aquestes zones (E) podria ajudar a atraure el corrent des del terra i a través dels cables de les línies elèctriques d’alta capacitat (C), produint una pujada de la potència paralitzant la xarxa induïda per l’EMP de l’explosió.

Hi han tres factors que podrien esdevenir un perill geoelèctric per a les xarxes elèctriques:

1.- El nivell de pertorbació magnètica EMP, 

2.- La conductivitat de la Terra circumdant 

3.- Els paràmetres específics de la mateixa xarxa.

L'estudi realitzat, ha utilitzat dades disponibles les quals, originàriament  van ser recollides per exploracions geològiques, en una petita regió dels EUA de les regions d'Arkansas, Missouri, Illinois, Mississippi, Kentucky i Tennessee. Aquestes dades, es vat emprar per avaluar l'impacte d'una forma d'ona E3 d'EMP generada per una detonació a gran altitud d'una arma nuclear amb una potencia de diversos centenars de kilotons. També es van incloure investigacions de l’USGS sobre pertorbacions naturals de les tempestes magnètiques continentals als Estats Units.

Es va determinar que els perills del EMP no havien estat mapejats amb precisió en entorns complexos geològics. Per això es proposa que s'analitzi la impedància de la superfície. Es creu que caldria prestar especial atenció a l'est dels EUA, on ja se sap que els perills de tempesta magnètica són elevats. 

Font: Universitat de Colorado

..

La pròxima crisi energètica del Cloud Computing.

 Les necessitats de consum elèctric del cloud,  creixen de manera insostenible.

Actualment, quina part de la informàtica està allotjada al cloud? Només els proveïdors d'aquest serveis,  guanyen més d’un quart de bilió de US$ a l’any. Per això , Amazon , Google i Microsoft mantenen grans centres de dades arreu del món. Apple i Facebook també funcionen amb instal·lacions similars, totes farcides de CPU amb un gran nombre de nuclis, terabytes de RAM esportius i petabytes d’emmagatzematge.

Aquestes màquines, s'esforcen per donar suport a allò que s’anomena “capitalisme de vigilància”: el seguiment sense fi, el perfil d’usuaris i l’orientació algorítmica que s’utilitzen per distribuir publicitat. Es a dir, tot el que la informàtica genera diners però, també consumeix molts de Watts: Bloomberg, recentment va estimar que aproximadament l'1% de l'electricitat mundial va al cloud computing.

Aquesta xifra durant la propera dècada creixerà de forma exponencial. Bloomberg considera que, a nivell mundial, podríem sortir de la dècada del 2020 necessitant fins al 8 % de tota l’electricitat per alimentar el futur cloud. Podria semblar un salt molt gran, però probablement sigui una estimació conservadora. Al cap i a la fi, en el 2030, amb centenars de milions d’espectacles de realitat augmentada que transmetran vídeo en temps real des del cloud i amb l’adopció generalitzada de les monedes digitals intel·ligents que combinen els diners amb codi sense problemes, el cloud proporcionarà les bases per a gairebé totes les transaccions financeres i la interacció de l'usuari amb les dades.

Quanta energia es pot dedicar a tota aquesta informàtica? Anteriorment, es podria haver confiat en la llei de Moore per mantenir controlat el pressupost energètic mentre augmentàvem els recursos informàtics. Però es passarà a una elevada eficiència del consum quan s'assoleixin els dispositius a escala atòmica, ja que aquestes millores arribaran als límits físics, és a dir, en el camp de la circulació d'electrons, no es podrà ser més eficient. De fet, no passarà molt temps fins que la informàtica i el consum d'energia es tornin a vincular estretament, tal com ho eren fa 60 anys, abans qde l'aparició de les CPU integrades.

No es pot dedicar tota la generació elèctrica del planeta a donar suport al cloud.  Sembla que es va cap a un camí sense sortida, ja que la creixent demanda informàtica xoca amb l’eficiència cada vegada més baixa. No es pot dedicar tota la generació elèctrica del planeta a donar suport al cloud.

Les solucions més immediates consistiran en processar més dades al edge-computing, abans que entri al cloud. Però això només farà canviar la càrrega, guanyant temps per replantejar com gestionar el cloud computing davant els recursos limitats energètics.

Sens dubte, l’enginyeria de programari i maquinari reorientarà les seves pràctiques de disseny al voltant de l’eficiència energètica. Hi haurà més codi personalitzat cap al silici. Aquest codi trobarà més motius per executar-se amb poca freqüència, de manera asíncrona i el mínim possible. Tot això ajudarà per fer front aquest repte.

Ja es pot entreveure una cara d’aquest futur en l’acoblament gairebé demoníac del consum d’energia i del benefici privat que proporciona el mecanisme de treball per a les criptomonedes com  són el Bitcoin. Empreses com Square han anunciat inversions en energia solar per a la mineria de Bitcoin, amb l’esperança de desviar una part de la mala premsa associada a aquesta activitat. Però hi ha en joc més que relacions públiques.

Bitcoin, ara mateix  demana posar els beneficis en contra de la salut del planeta. Cada vegada hi haurà més activitats informàtiques que faran el mateix. Per tant, serà desitjable no arribar a un punt en què el destí de la Terra depengui del destí del transistor.

Font: Cloud Computing's Dark Cloud.