En Huawei Global Analyst Summit 2021, el director de la junta y presidente del Instituto de Investigación Estratégica de Huawei, William Xu, compartió la visión de la compañía para un mundo inteligente en 2030, destacando los nueve desafíos tecnológicos y las direcciones de investigación que ayudarán a llevarlo a cabo.
El camino hacia la sostenibilidad: bajo en carbono, eléctrico e inteligente
La energía baja en carbono, la electrificación más amplia de las industrias y la inteligencia son el camino hacia la sostenibilidad. Para 2030, más del 50 % de toda la energía provendrá de fuentes renovables, más del 50 % de los automóviles vendidos serán eléctricos y más del 18 % de los hogares tendrán robots inteligentes.
Al empoderar a una amplia gama de industrias, la tecnología de las TIC tiene el potencial de reducir las emisiones globales de carbono en un 20 % durante la próxima década. Tenemos muchas expectativas para el futuro que nos exigirán trascender nuestros límites.
Nuestro mundo está construido sobre la base de tres pilares: materia, energía e información. Juntos, determinan cómo funciona el mundo. Y a partir de ellos, podemos averiguar qué desafíos futuros enfrentaremos. La materia es el origen de la existencia; la energía impulsa el movimiento; y la información determina las conexiones.
Para 2030, habrá cientos de miles de millones de conexiones en todo el mundo. Las velocidades de banda ancha de 10 Gbps estarán disponibles para todos los usuarios. Veremos un aumento de 100 veces en el poder de cómputo y la capacidad de almacenamiento. Más del 50% de la energía provendrá de fuentes renovables. Las tecnologías que impulsan la generación, transmisión, procesamiento y uso de información y energía deberán evolucionar.
Sobre la base de estas predicciones y suposiciones, quiero hablar sobre los desafíos que deberemos abordar y las direcciones del desarrollo en la próxima década.
Desafío 1: Definir 5.5G para admitir cientos de miles de millones de conexiones diversas
El primer desafío será conectar todas las cosas. Además de conectar a las personas, también necesitamos conectar una gran cantidad de cosas. Las demandas de esas conexiones serán muy diversas.
Los tres casos de uso definidos por 5G no son compatibles con algunos de los escenarios de IoT más diversos. 5.5G debe cubrir estos tres nuevos escenarios que actualmente no cubre 5G: UCBC, RTBC y HCS. Juntos nos llevarán más allá de la conexión de todo, permitiendo una conexión inteligente de todo.
Desafío 2: Óptica a nanoescala para un aumento exponencial de la capacidad de la fibra
El desafío que dificulta la conectividad 5G estará en la cantidad de nuestras conexiones, mientras que el desafío que dificulta la conectividad de fibra estará en la capacidad de la fibra.
Hoy, una sola fibra puede admitir simultáneamente 1 millón de transmisiones de video 4K. En 2030, deberá ser capaz de soportar 1 millón de personas interactuando en realidad mixta. Esto significa que, para que la capacidad de una sola fibra supere los 100 Tbps, deberá expandirse 10 veces.
A más largo plazo, también tendremos que investigar nuevos sistemas ópticos y de fibra, como la multiplexación por división espacial (SDM), para aumentar 100 veces la capacidad de una sola fibra.
Desafío 3: Optimizar los protocolos de red para conectar todas las cosas
Hoy, nuestras redes primarias pueden soportar decenas de miles de millones de conexiones de consumidores. Para 2030, deberán respaldar billones de conexiones industriales. Esto traerá tres obstáculos principales a los protocolos de red.
La primera será en la consecución de redes deterministas. Estas redes necesitan una latencia determinista garantizada. Debemos usar nuevas teorías y protocolos de cálculo de redes para transformar la latencia de red de mejor esfuerzo que tenemos hoy en una latencia determinista que se puede calcular por adelantado.
El segundo obstáculo estará en la seguridad. Cuando todo esté conectado, los sistemas de seguridad enfrentarán serios desafíos. Una gran cantidad de dispositivos como drones, cámaras, dispositivos informáticos de borde y sensores presentarán nuevos riesgos de seguridad. Ha llegado el momento de desarrollar marcos y protocolos de seguridad intrínsecos e integrales.
El tercer obstáculo que enfrentaremos es la flexibilidad. A medida que aumenta la variedad de requisitos de la industria, algunos requerirán direcciones IP más largas, mientras que otros requerirán direcciones IP más cortas. Para resolver este problema, necesitaremos expandir las direcciones IP con longitudes fijas y desarrollar nuevos protocolos de Internet que presenten flexibilidad semática y sintáctica.
Desafío 4: Poder de cómputo avanzado lo suficientemente fuerte para el mundo inteligente
Si la conectividad determina la amplitud del mundo inteligente, la computación determinará su profundidad.
En 2030, la demanda de potencia informática se multiplicará por 100. En el pasado, veíamos que el rendimiento de la CPU de un solo núcleo aumentaba un 50 % cada año. Pero ahora, esa tasa se ha reducido al 10%. También estamos descubriendo que la computación de propósito general es muy ineficiente en algunos dominios. Proporcionar potencia informática suficientemente avanzada será un gran desafío.
Desafío 5: Extraer conocimiento de datos masivos para avances en IA industrial
El mundo inteligente no sería posible sin IA, por lo que el próximo desafío es la fragmentación de las aplicaciones de IA y la confiabilidad de la IA.
Creemos que la clave para abordar el problema de la fragmentación será desarrollar modelos de IA de propósito general. Los sistemas de IA de propósito general se pueden lograr utilizando grandes cantidades de datos sin etiquetar y modelos más grandes, y cambiando del aprendizaje supervisado al autosupervisado. Será fundamental lograr avances en estas áreas.
Además, debemos unir la IA y la computación científica. Esto también ayudará a abordar la fragmentación de las aplicaciones de IA. La IA traerá nuevos enfoques, métodos y herramientas para la computación científica, mientras que un riguroso sistema de computación científica ayudará a que la IA sea mucho más explicable. La confiabilidad de la IA es nuestro objetivo a largo plazo.
Desafío 6: ir más allá de la arquitectura von Neumann para sistemas de almacenamiento 100 veces más densos
La capacidad de almacenamiento y el rendimiento serán dos cuestiones que deberán abordarse para los futuros sistemas de almacenamiento.
En primer lugar, necesitamos una capacidad de almacenamiento mucho mayor. La densidad de capacidad deberá ser 100 veces mayor que la que tenemos actualmente. Sin embargo, los medios de almacenamiento existentes no pueden alcanzar este nivel de densidad de capacidad debido a las restricciones de proceso y consumo de energía.
En segundo lugar, también necesitaremos un rendimiento de almacenamiento significativamente mejorado. A medida que el ancho de banda de acceso a datos de los sistemas de almacenamiento aumenta de TB a PB, y la latencia de acceso cae de milisegundos a microsegundos, necesitaremos que la densidad de rendimiento aumente 100 veces más de lo que tenemos hoy.
Desafío 7: combinar la computación y la detección para una experiencia multimodal de hiperrealidad
Crear una experiencia de usuario inspirada que sea una parte integral del mundo inteligente. Este tipo de hiperrealidad se convertirá en una verdadera realidad para 2030.
Las experiencias de hiperrealidad se pueden lograr cuando el mundo virtual se integra a la perfección con el mundo físico, y cuando el mundo virtual puede percibir y representar con precisión el mundo físico mientras comprende la intención del usuario en la realidad mixta.
Para lograr este objetivo, el entorno de usuario integrado debe funcionar como una supercomputadora. Se necesitan sensores multimodales para recopilar y transmitir lenguaje, tacto, percepción de la luz, neural y otros tipos de información, así como para percibir la intención del usuario. Se necesitarán tecnologías como 3D a simple vista, proyección holográfica, lentes de contacto AR, olfato digital y toque digital para mostrar esta información a los usuarios.
Desafío 8: Permitir el autocontrol continuo para una gestión de la salud más proactiva
Actualmente, el 85% de las muertes se atribuyen a enfermedades crónicas. El tratamiento eficaz de enfermedades crónicas requiere un seguimiento en tiempo real. Esto, a su vez, requerirá dispositivos portátiles de grado médico para lograr un control no invasivo de la glucosa en sangre y un control continuo de la presión arterial y del ECG. Deberíamos considerar la construcción de una plataforma completa de big data de salud personal basada en servicios en la nube y tecnologías de IA para permitir una gestión proactiva de la salud. Con el apoyo de las interfaces cerebro-computadora, las interfaces sEMG y los robots portátiles, podemos empoderar a las personas mayores con la capacidad de administrar su propia salud de manera proactiva.
Desafío 9: Una Internet inteligente de la Energía para la generación, almacenamiento y consumo de electricidad más verde
Los nuevos objetivos de neutralidad de carbono y picos de emisiones han acelerado una transformación global hacia nuevas energías. Pero esta transformación también trae nuevos desafíos a los campos de generación de electricidad, almacenamiento de energía y consumo de electricidad.
Los sistemas de generación de electricidad se han acercado cada vez más a los usuarios individuales a medida que la generación centralizada ha evolucionado hacia la generación distribuida. Para el consumo de energía, debemos promover la energía inteligente integrada para construir sistemas de gestión de energía para hogares, edificios y fábricas, y para crear comunidades, campus y ciudades con cero emisiones de carbono.
Se debe construir una Internet inteligente de la energía para lograr la generación, el almacenamiento y el consumo de electricidad verde. Esto requerirá avances en varias tecnologías clave.
El primero será en tecnologías de gestión. Las tecnologías de las TIC, como los macrodatos, la IA y la nube, deben integrarse con la Internet de la energía para lograr una gestión de vatios basada en bits a través de una red de energía y una nube de energía.
El segundo será en tecnologías de control. Los enrutadores de energía basados en electrónica de potencia se pueden utilizar para construir controladores de red de energía inteligentes que realizan un flujo de energía bidireccional y una distribución de energía inteligente.
El tercero será en tecnologías de almacenamiento de energía. Se deben desarrollar nuevas tecnologías de almacenamiento de energía, incluidos nuevos medios de almacenamiento electroquímicos y de hidrógeno, para múltiples escenarios para cumplir con estos crecientes requisitos de almacenamiento.
El cuarto será en tecnologías electrónicas de potencia. Se necesitarán semiconductores de banda prohibida amplia, incluidos SiC y diamante para aplicaciones de voltaje medio y alto, y GaN para aplicaciones de voltaje medio y bajo, para hacer que los componentes energéticos sean más eficientes y compactos.
Estos son los nueve desafíos tecnológicos y las direcciones para futuras investigaciones que creemos que son cruciales según nuestra experiencia en la industria de las TIC. También representan lo que creemos que se necesita para lograr un mundo inteligente para 2030: conectividad más sólida, computación más rápida y energía más ecológica.
Fuente: Huawei
Nota Original: Striding Towards the Intelligent World 2030
Autor: Discurso de William Xu, director de la junta y presidente del Instituto de Investigación Estratégica de Huawei, en Huawei Global Analyst Summit 2021.
