Una instalación típica de 100 megavatios —la unidad con que se mide la capacidad de un centro de datos— consume alrededor de 400 toneladas de cobre, según cifras recogidas en el reportaje de la BBC. La mayor parte se destina a la infraestructura eléctrica y a los sistemas de enfriamiento, pero hasta 70 toneladas se emplean en los servidores que procesan la información y otras 20 en el cableado de red que conecta esos equipos entre sí.
Es precisamente en ese cableado interno donde la industria concentra sus esfuerzos de sustitución. "Los cables que conectan estas GPU, CPU y toda esta capacidad de procesamiento son lo que nos está ralentizando", sostiene Chris Sharp, director de tecnología de Digital Realty, uno de los principales operadores de centros de datos a nivel mundial.
La fibra óptica lleva décadas empleándose en telecomunicaciones de larga distancia, transportando información en forma de fotones en lugar de electrones. La fotónica busca llevar ese principio al interior mismo de los centros de datos, conectando componentes ópticos directamente con los circuitos eléctricos, en ocasiones dentro de los propios chips de las computadoras.
La ventaja central radica en que la luz no genera el mismo efecto térmico que la corriente eléctrica. Menos calor implica menor necesidad de sistemas de enfriamiento, uno de los mayores consumidores de energía y agua en estas instalaciones. "Se puede ahorrar muchísima energía", explica Callum Littlejohns, subdirector de Cornerstone Labs, una fundición especializada en fotónica de silicio.
Littlejohns añade que la tecnología permite transmitir múltiples flujos de datos por un mismo canal, lo que multiplica la capacidad disponible sin necesidad de añadir más cableado físico. Este factor resulta determinante en un sector donde la demanda de procesamiento crece de forma sostenida por el despliegue de modelos de inteligencia artificial cada vez más complejos.
El debate sobre el consumo de los centros de datos adquiere relevancia particular en Panamá, donde la disponibilidad de agua ha condicionado incluso la operación del Canal: la sequía de 2023 obligó a la ACP a reducir el tránsito diario de buques, un recordatorio de que el recurso hídrico es un activo estratégico cuyo uso en infraestructura tecnológica intensiva no pasa inadvertido en la región centroamericana.
De la investigación académica a la fábrica
Peter O'Brien, jefe de investigación de empaquetado fotónico e integración de sistemas en el Instituto de Investigación Tyndall de Irlanda, señala que académicos y empresas llevan años trabajando con esta tecnología, aunque enfrentaban obstáculos de fabricación que impedían su adopción masiva.
"Lo que está ocurriendo ahora con la óptica y la fotónica es que se está produciendo una especie de reinicio", afirma Peter O'Brien, jefe de investigación de empaquetado fotónico e integración de sistemas en el Instituto de Investigación Tyndall de Irlanda.
El respaldo del fabricante de chips Nvidia a esta tecnología se interpreta en el sector como un impulso relevante para su adopción a mayor escala. Sin embargo, el tránsito hacia la fotónica no es sencillo: implica conciliar tradiciones de ingeniería distintas y cadenas de suministro que hasta ahora operaban de forma separada.
Andrew Wheeler, vicepresidente sénior de Hewlett Packard Labs, admite que la industria electrónica tradicional ha logrado reducir costos de diseño, fabricación, pruebas e implementación durante años, un terreno que la fotónica todavía debe recorrer. Parte de la dificultad, agrega, reside en que los distintos procesos de fabricación están repartidos por el mundo; el ensamblaje final, por ejemplo, se concentra en plantas de empaquetado localizadas en Taiwán.
Componentes sensibles al calor
Persisten además desafíos de ingeniería que complican la transición. Aunque los dispositivos de redes ópticas generan mucho menos calor, otros elementos dentro de un centro de datos siguen calentando el entorno, lo cual resulta problemático porque los componentes ópticos son muy sensibles a las variaciones térmicas, según detalla Wheeler.
Esa sensibilidad plantea dudas sobre la fiabilidad del sistema a menos que operadores y fabricantes logren mantenerse dentro de márgenes térmicos estrictos. A ello se suma que, aunque las redes ópticas transmiten datos casi a la velocidad de la luz, su instalación y mantenimiento requieren procesos más lentos y cuidadosos que los del cableado de cobre convencional.
Sharp ejemplifica la complejidad operativa: con fibra óptica "no se pueden hacer giros muy cerrados", ya que existen matices específicos en la forma de estructurar el cableado que exigen nuevas habilidades técnicas entre diseñadores de redes, ingenieros de soporte e instaladores.
Para Ofer Shapiro, director ejecutivo de la empresa óptica Resolight.ai, las ventajas plenas de las redes ópticas solo se alcanzarán cuando la luz no se use únicamente para transmitir datos, sino también para procesarlos. Su compañía propone sustituir los conmutadores de red electrónicos tradicionales por dispositivos totalmente ópticos, evitando así la conversión constante entre fotones y electrones.
Según Shapiro, interconexiones ópticas entre chips y elementos de red permitirían que los datos permanezcan siempre en el dominio óptico, con un ahorro energético adicional. Se trata, no obstante, de un horizonte a más largo plazo: de forma inmediata, las empresas del sector concentran sus esfuerzos en escalar la fabricación de componentes fotónicos y reutilizar el conocimiento acumulado en la industria electrónica para abaratar costos.
"Sabemos que podemos escalarlo enormemente, por eso es una tecnología tan interesante, porque puede servir de base para muchas" aplicaciones futuras, concluye Littlejohns, en referencia al potencial de la fotónica para transformar la infraestructura detrás del auge de la inteligencia artificial.
