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A Tendência de Computação que Vai Mudar Tudo

A computação não está só ficando mais barata. Está se tornando mais eficiente em termos energéticos. Isso significa um mundo povoado por sensores onipresentes e fluxos de nanodados.

  • Terça-Feira, 10 de Abril de 2012
  • Por Jonathan Koomey
  • Tradução por Elisa Matte (Opinno)

O desempenho dos computadores tem apresentado um crescimento notável e constante, dobrando a cada ano e meio desde os anos 1970. O que a maioria das pessoas não sabe, porém, é que a eficiência eléctrica da computação (o número de cálculos que podem ser completadas por quilowatt-hora de eletricidade consumida) também dobrou a cada ano e meio desde o inicio da era da computação.

Menos energia: O número de cálculos de computadores podem realizar usando a mesma quantidade de energia tem aumentado por um fator de dois a cada 1,5 anos.
Fonte: Jonathan Koomey

Laptops e celulares devem sua existência a esta tendência, o que levou a reduções bruscas na energia consumida pelos dispositivos computacionais alimentados por bateria. O efeito mais importante   no futuro é que a energia necessária para executar uma tarefa que exige um número fixo de cálculos continuará a cair pela metade a cada 1,5 anos (ou um fator de 100 a cada década). Como resultado, até mesmo aparelhos menores de menor consumo energético irão proliferar, abrindo o caminho para uma nova computação móvel e aplicativos de comunicações que aumentarão consideravelmente a nossa capacidade de coletar e usar dados em tempo real.

Como um dos muitos exemplos do que está se tornando possível, utilizando-se ultra-baixo poder de computação, considere os sensores sem fio e sem bateria criados por Joshua R. Smith, da Universidade de Washington. Estes sensores coletam a energia de ondas de radio e televisão perdidos na rua e transmite dados de uma estação meteorológica para uma tela interna a cada cinco segundos. Eles usam tão pouca energia (50 microwatts, em média) que eles não precisam de qualquer outra fonte de energia.

Colhendo os fluxos de energia de fundo, incluindo a luz ambiente, movimento, ou calor, abre a possibilidade de sensores móveis que operem indefinidamente com nenhuma fonte de energia externa, e isso significa uma explosão de dados disponíveis. Os sensores móveis expandem a promessa de que Erik Brynjolfsson, professor de administração do MIT chama de "nanodado", ou dados finos personalizados que descrevem em detalhe as características dos indivíduos, transações e fluxos de informação.

Por quanto tempo esta tendência vai continuar? Em 1985, o físico Richard Feynman calcula que a eficiência energética de computadores poderia melhorar em relação aos níveis de corrente, em seguida, por um fator de pelo menos cem bilhões (1011) e os nossos dados indicam que a eficiência de dispositivos de computação progrediu por apenas cerca de um fator de 40.000 entre 1985 e 2009. Em outras palavras, nós mal começamos a explorar todo o potencial.

Para colocar o assunto de forma concreta, se um MacBook Air moderno operado com a eficiência energética dos computadores a partir de 1991, a bateria totalmente carregada duraria cerca de 2,5 segundos. Da mesma forma, o supercomputador mais rápido do mundo, 10,5-petaflop Fujitsu K do Japão, atualmente suga impressionantes 12,7 megawatts. Isso é suficiente para abastecer uma cidade de médio porte. Mas, em teoria, uma máquina igual ao K iria, dentro de duas décadas, consumir apenas tanta eletricidade quanto uma torradeira. Os laptops de hoje, por sua vez, serão acompanhados por dispositivos de necessitam apenas uma energia infinitesimal.

O fenômeno identificado aqui impulsiona a eficiência energética de todos os dispositivos baseados em silício, mas ninguém determinou ainda se a eficiência de transmissão de dados - o custo energético da transmissão de sinais sem fio dos sensores, por exemplo – irá progredir em taxas comparáveis. Escolhas de projeto sobre a velocidade de transmissão de informações, a frequência de comunicação e as maneiras pelas quais esses dispositivos reduzem o seu poder quando não estão realizando tarefas têm um efeito significativo sobre o uso da eletricidade global de dispositivos móveis. Mas o efeito da melhoria da eficiência na computação é impulsionar inovações nestas outras áreas, porque essa é a única forma de capturar os benefícios da computação e novas tecnologias de sensoriamento remoto.

O aumento a longo prazo na eficiência energética da computação (e as tecnologias que ele torna possível) irão revolucionar a forma de coletar e analisar dados e como nós usamos os dados para tomar as melhores decisões. Ela vai ajudar a "Internet das coisas" se tornar uma realidade, um desenvolvimento, com implicações profundas para a forma como as empresas e a sociedade em geral, irão se desenvolver nas próximas décadas. Ele nos permitirá controlar os processos industriais com maior precisão, para avaliar os resultados de nossas ações de forma rápida e eficaz e rapidamente reinventar nossas instituições e modelos de negócios para refletir novas realidades. Ele também irá nos ajudar a avançar em direção a uma abordagem mais experimental para interagir com o mundo: vamos ser capazes de testar nossas hipóteses com dados reais em tempo real e modificar esses pressupostos conforme ditames da realidade.

Historicamente, os melhores cientistas informáticos e designers de chips estiveram voltados para os problemas de ponta da computação de alto desempenho e sem dúvida muitos ainda serão tentados a abordar essas questões. Mas o progresso contínuo na eficiência energética da computação está chegando agora a top designers e engenheiros para combater um novo tipo de problema - um definido por um projeto integrado do sistema completo, elegante frugalidade no uso da eletricidade e da transmissão de dados e a possibilidade real de transformar a relação da humanidade com o universo. Eu, por exemplo, estou muito satisfeito de vê-los assumir esse desafio.

Jonathan Koomey é um autor, um empresário e professor consultor na Universidade de Stanford. Ele é o autor de Dinheiro Frio, clima frio: Conselhos com Embasamento Cientifico para Empreendedores Ecológicos.

UM DESAFIO PARA INOVADORES

Se a eficiência energética da computação continuar a sua taxa histórica de mudança, ela irá aumentar por um fator de 100 durante a próxima década, com melhorias consequentes para a computação móvel, sensores e controles. Que novas aplicações e produtos tornar-se-ão possíveis com tal melhoria da eficiência 10 anos depois? Que outras inovações seriam necessárias para que tais tecnologias fossem utilizadas de forma mais eficaz?

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