Unas veces uno, otras veces cero

Esta entrada podemos decir que es la entrada que más he estudiado de todas las que he puesto. Hablemos de telecomunicaciones. Un día un compañero que se cambió a tiempo de carrera me dijo: “Las telecomunicaciones, millones de unos y ceros viajando a velocidad casi infinita por múltiples medios”. Una definición perfecta de lo que es un teleco.

Las telecomunicaciones nacen hace mucho mucho tiempo con la necesidad de transmitir información a distancia. Las famosas señales de humo o los sonidos de las campanas medievales son historia de las telecomunicaciones, consiguiendo su objetivo a transmitir información. Con las campanas se podían saber si alguien había fallecido o había un nacimiento. Se podía saber si había guerra o había esperanza. Pero en el fondo los mensajes eran rudimentarios. En ciertos ámbitos se necesitaba algo más de información. Y se inventaron códigos con los que poder enviar palabras. El primero de estos códigos, que aún se conserva, son los símbolos de banderas que se utilizan en la navegación. Es una forma de comunicar a distancia, aunque, eso sí, era necesario tener una muy buena vista, la verdad.

A finales del siglo XVIII se creó un método, primero óptico, después eléctrico para poder enviar información a distancia. Puntos y rallas, enviados a alta velocidad para crear un sistema llamado telégrafo, capaz de componer palabras. Eran los albores de los unos y los ceros, ya empezamos con nuestra vida digital. Poco después, en el siglo XIX se creó la telefonía, por un señor llamado Bell con su famosa frase “María tenía un borreguito”, la primera que se transmitió por este medio.

Poco a poco, la comunicación fue mejorándose y fue a mediados del siglo XX cuando apareció una ciencia que ya se convirtió en inseparable compañera de viaje, la informática. La informática se basa en la ordenación y utilización de la información. Las telecomunicaciones, de enviar esta información a distancia. Dos trabajos distintos sobre la misma información, así que se hizo necesario buscar una forma de ordenar la información, de hacerla accesible y fácilmente reconocible, y se convirtió en lo más fácil que se puede tener: en una doble decisión: se es o no se es, agujero o tarjeta, electricidad o cortocircuito. Unos y ceros, en definitiva.

Este código con sólo dos dígitos se le llamó binario, obviamente y se codificó el mundo entero en él. No es algo complicado, sólo hay que pensar cómo numeraríamos el mundo si tuviéramos sólo cifras. Imaginemos que ponemos todos los números conocidos, pero quitamos los que tengan otra cifra que no sea el 1 y el 0 y los contamos. El cero sería cero, el 1 sería el 1, el siguiente número que tendríamos sería el 10, que haría de 2, y después el 11, que haría de 3. El 100 sería el 4, el 101 el 5, y así sucesivamente. Ya está codificado el mundo con dos conceptos, tener o no tener. Ahora habría que encontrar el material que lo hiciera posible.

Y ahí aparecieron las estrellas del blog de hoy. Todo el mundo sabe que un trozo de cable conduce la electricidad. Un trozo de madera, la repele. Uno es siempre un 1, el otro, siempre un 0. Pero hay una serie de materiales, pocos, muy pocos, que a veces la repelen y a veces la conducen. Esos son la clave de la información en el día de hoy, porque pueden manipularse para poder transmitir 1 y 0 a nuestro antojo.

Son sólo 14 elementos, encabezados por la propia materia orgánica, el Carbono, pero seguidos por otros, como el Germanio, el Potasio y por supuesto, el Silicio. Había que encontrar un material con suficiente cantidad en la naturaleza y con facilidad de maleabilidad para poder trabajar con el y con suficiente capacidad de ser o no conductor. Y el silicio, del que está hecho la mayor parte de la arena del mundo, es un material perfecto.  Consiguió crearse primero un diodo, que puede enviar o no la electricidad, bajo condiciones estáticas y después, el transistor, la base del tratamiento de la información actual, que permite enviar o no la electricidad en función de una señal de control. Eso era lo que hacía falta. Y desde entonces, con algunas variantes, todo está descubierto. La evolución de la informática ha sido realmente un evolución tecnológica, más y más pequeño, más y más rápido, pero siempre basado en lo mismo, transistores y miles de ceros y unos. Esta tecnología se concentró en un sitio concreto, en California, que desde enconces se llamó Silicon Valley. Hoy uno de los lugares tecnológicamente más avanzados del mundo.

Por cierto, si alguien se pregunta algo sobre el coltan y la famosa guerra africana de este mineral, no viene por los transistores, sino por los condensadores de tantalio (mineral que se obtiene del coltan), que se utilizan como acumuladores de electricidad, aunque cada vez están más en desuso, así que realmente es un tema colateral.

Los semiconductores se configuran como una malla de protones alrededor de la cual están los electrones. De esta forma, un núcleo tendrá carga positiva no si hay un protón de más, sino si hay un electrón de menos, porque los protones no se mueven. Por eso la carga positiva en los semiconductores se le llama “huecos”. Sin embargo, sí se le llama electrón a la carga negativa. Efectivamente, es un electrón de más.

Los circuitos integrados con circuitos de transistores a escala de micras de milímetros, los más avanzados incluyen millones de transistores en un chip. La escala es tan reducido, que en los chips más concentrados, el tamaño de los transistores es tan pequeño que empieza a notarse el efecto de la física cuántica en los mismos. Ese es el límite de funcionamiento. Además a una escala tan pequeña es relativamente fácil que se produzcan errores de fabricación. Tan frecuente es que generalmente se realizan una serie de transistores de reserva que permita después, por configuración, sustituir los transistores defectuosos por otros de reserva de forma que la funcionalidad no se pierda.

Otra cosa que hace esta minituarización de los circuitos es el envejecimiento de los mismos. Generalmente duran unos años, pero algunos, como las memorias tienen tantas reconfiguraciones y tantas cargas y descargas que con el tiempo empiezan a fallar. Estos fallos no impiden su funcionamiento “macro”, pero se nota que empiezan a ralentizarse, poco a poco necesitan de más usos para el mismo funcionamiento y termina siendo algo que se nota a escala normal, el propio usuario nota la velocidad. Es un efecto del envejecimiento de los semiconductores, restos de carga que se van acumulando y generando fallos. Es el coste de la tecnología.

Sin embargo, la utilización de esta tecnología ha conseguido reducir su precio y convertir un lujo como la informática o las telecomunicaciones en algo de consumo. La tecnología siempre trata de avanzar y aunque se han utilizado dispositivos de germanio e incluso, de azufre, no parece que vayan a trasladar la utilización del silicio de forma masiva, probablemente el próximo paso en la evolución sean los procesadores cuánticos, aunque aún nos quedan décadas para poderlo ver.

En fin, básicamente, vivimos en un mundo digital, un mundo en el que la transformación de 1 en 0 y codificación en hay/no hay es vital para su funcionamiento. Y todo gracias a una serie de elementos indefinidos eléctricamente, que permiten un comportamiento errático para generar esa codificación en la naturaleza. La misma naturaleza que tiene miles de posibilidades. Sólo hay que saber utilizarlas. Y especialmente este tipo de material que a veces es uno y otras veces, ceros, pero que, gracias a él yo estoy escribiendo mi blog y usted, leyéndolo.