Processore alla velocità della luce

Una giovane azienda israeliana, la Lenslet [www.lenslet.com] ha annunciato il 29 ottobre — in occasione di una manifestazione di settore, il MILCOM di Boston — di aver raggiunto, per prima al mondo, uno degli obiettivi di ampio respiro da lungo tempo perseguiti nella industria informatica mondiale: il processore ottico.
Il processore è la circuiteria che concentra in sé tutte le capacità di elaborazione dei computer. Nei primi calcolatori, compreso quello che guidò l'astronave Apollo sulla Luna nel 1969, questa funzione era divisa tra più componenti che collaboravano, e ancor oggi i più grandi elaboratori usano processori multi-componenti. Solo nel 1974 il microprocessore costituito da un unico circuito integrato venne concepito da un ingegnere, l'italiano Federico Faggin, che lavorava per una azienda americana produttrice di memorie e altri circuiti, poi divenuta molto famosa: la Intel. I suoi colleghi ai tempi cercarono di dissuaderlo dal creare un singolo componente tanto aspecifico: molto meglio sarebbe stato continuare a produrre circuiti specializzati, costruiti su misura per adempiere al meglio a uno specifico impiego. La Intel, ai tempi, riceveva infatti commissioni per progettare circuiti specializzati: come per esempio termostati, dispositivi per controllare la pressione delle pompe nei pozzi di petrolio oppure i primi semplici videogiochi.
Fu solo vincendo le pressioni dei suoi pari che Faggin diede alla luce lo Intel 4004: un circuito integrato capace di lavorare su quattro bit di informazioni alla volta, ovvero su numeri interi compresi tra zero e quindici. La frequenza del nuovo chip era di 100 kHz: eseguiva cioè centomila micro-operazioni al secondo. L'efficacia dell'idea fece presto diventare il nuovo nato un beniamino tra i clienti Intel: quando nasceva un nuovo problema applicativo bastava scrivere un nuovo programma software per pilotare il 40o4, senza rimettersi al tavolo di lavoro per disegnare un nuovo integrato. (La produzione di integrati specificatamente progettati per una singola applicazione continua a tutt'oggi, ma solo per applicazioni dalle richieste molto particolari oppure per dare vita a oggetti molto economici da produrre, come alcuni giocattoli elettronici per bambini tipo le bambole parlanti). Faggin riprogettò presto la sua creazione per farle superare il limite dei quattro bit di capienza e diede così a Intel un modello a otto bit che venne chiamato 8008; e poco dopo una sua revisione chiamata 8080. A questo punto abbiamo raggiunto la seconda metà degli anni Settanta, toccato la frequenza di mille kHz, e i microprocessori stanno cominciando la loro età dell'oro. Nel 1981 e IBM decide di adottare il microprocessore 8088 (e poco dopo il suo successore a sedici bit, lo 8086) per il suo primo personal computer: la frequenza è di 4,77 MHz. Tra il 1984 e il 1985 appaiono i primi microprocessori a trentadue bit, che conosceranno un successo notevole e domineranno il mercato sino ai giorni nostri; solo nel 2003 i primi processori a sessantaquattro bit cominciano a fare capolino sul mercato, con frequenze di di sopra del GHz.
Tutti i microprocessori oggi in commercio sono apparecchi elettronici: le informazioni viaggiano su fili (tipicamente di rame) nella forma di correnti elettriche a basso voltaggio. La velocità di elaborazione è limitata dalla capacità degli elettroni di correre sui fili (che non può superare la metà della velocità della luce), dal parallelismo interno al dispositivo (cioè da quante operazioni esso esegue contemporaneamente) e dalla frequenza di clock (cioè dalla rapidità dei transistor che lo costituiscono). Alcune centinaia di piedini metallici, costruiti sulla base del microprocessore, lo collegano al mondo esterno.
Il processore Enlight della Lenslet usa per la comunicazione non corrente su un filo elettrico ma luce in una fibra ottica: sono i fotoni, e non gli elettroni, a trasmettere le informazioni. Per questo motivo il processore può raggiungere prestazioni formidabili, visto che non è limitato dalla velocità degli elettroni sul filo né dalle prestazioni dei transistor. Il nuovo rivoluzionario prodotto usa una batteria di 256 piccolissimi laser per comunicare con il mondo esterno, misura complessivamente 15 per 15 per 1,7 centimetri e la sua velocità di clock raggiunge gli otto THz: oltre mille volte superiore a quella di un moderno microprocessore al rame. I suoi creatori non l'hanno progettato per lavorare come un microprocessore tuttofare, però, ma come un digital signal processor (DSP), cioè un componente che riceve massicce quantità di informazioni dal mondo esterno, le elabora secondo un modello matematico (per esempio, un computo statistico) e restituisce a un comune microprocessore i risultati compattati e "predigeriti" della sua analisi. I DSP sono molto utilizzati nell'industria tutte le volte che un calcolatore va collegato ad apparecchiature complesse e a potenti sensori, come accade per esempio con una telecamera ad alta definizione. Per chi mastica un po' di matematica avanzata: lo Enlight può prendere una matrice di 256 per 256 valori numerici ed eseguire un calcolo vettoriale su di essa, centoventicinque milioni di volte al secondo.
L'agenzia di stampa Reuters riporta che Lenslet progetta di distribuire sul mercato i primi esemplari entro la fine dell'anno, principalmente per applicazioni nel campo della difesa, della bioingegneria e delle telecomunicazioni. Entro cinque anni, secondo le dichiarazioni del responsabile di progetto Asaf Schlezinger, la Lenslet pensa di essere in grado di riprogettare il suo Enlight riducendolo a un singolo componente, un microprocessore. Un esperto del settore, intervistato da Reuters, sostiene che entro dieci anni le applicazioni del nuovo ritrovato saranno entrate nelle case di tutti noi, con conseguenze rivoluzionarie e per ora imprevedibili.