La ley de Moore, ¿una predicción auto-cumplida?



En un artículo que puede descargarse de la web de la Universidad de Stanford, titulado Are ideas getting harder to find? los autores plantean la siguiente situación:
En muchos modelos, el crecimiento económico surge porque las personas tienen ideas, y la tasa de crecimiento a largo plazo es el producto de dos términos: el número efectivo de investigadores y su productividad de investigación. Presentamos... evidencias... que demuestran que el esfuerzo de investigación aumenta sustancialmente, mientras la productividad de la investigación disminuye muy deprisa. Un buen ejemplo es la Ley de Moore. El número de investigadores que se requieren hoy para lograr la famosa duplicación cada dos años de la densidad de los chips de ordenador es más de 18 veces mayor que el número que se requería a principios de la década de 1970... Hemos descubierto que las ideas nuevas y el crecimiento exponencial a que dan lugar, son cada vez más difíciles de conseguir. El crecimiento exponencial es el resultado de grandes aumentos en el esfuerzo de investigación, que compensan la disminución de productividad.
Max Roser
https://ourworldindata.org/uploads/2019/05/Transistor-Count-over-time-to-2018.png
Como sabemos, una de las formas de la ley de Moore afirma que el número de transistores en cada chip se duplica aproximadamente cada dos años, lo que corresponde a un crecimiento cuasi-exponencial como el de la figura adjunta. Se observará que en 47 años el número de transistores se ha duplicado 25 veces y media, lo que corresponde a una duplicación cada 1,9 años. La figura muestra cierta deceleración del crecimiento a partir de 2005, pero de momento la ley puede considerarse válida, al menos en este contexto, porque en otros, como el de la aceleración del ciclo de reloj de los microprocesadores, la situación actual se aproxima cada vez más a la curva logística.
Los autores del artículo señalan que este aumento exponencial prácticamente constante en el número de transistores se ha obtenido a costa de un aumento muy grande del esfuerzo investigador, medido como el número de investigadores que trabajan en ese campo. La figura adjunta, tomada del artículo en cuestión, lo muestra. El número de investigadores se ha obtenido dividiendo el gasto en investigación y desarrollo de unas 30 compañías dedicadas a producir semiconductores y equipos, por el sueldo medio de dichos investigadores. El artículo señala así las conclusiones preocupantes que se pueden sacar de estos datos:
El hecho sorprendente, que se muestra en la Figura 4, es que el esfuerzo de investigación ha aumentado desde 1971 en un factor 18. Este aumento se produce mientras la tasa de crecimiento de la densidad de chips es más o menos estable: se ha logrado el crecimiento exponencial constante que implica la Ley de Moore gracias a un aumento masivo en la cantidad de recursos dedicados a impulsar la frontera hacia adelante... Dicho de otra manera, debido a la disminución de la productividad de la investigación, generar hoy el crecimiento exponencial de la Ley de Moore es unas 18 veces más difícil que en 1971.
Los autores del artículo llegan a la conclusión de que la Ley de Moore es una predicción que se auto-realiza, porque el objetivo de la investigación de las empresas más importantes del ramo durante los últimos 50 años ha sido precisamente hacer que se cumpla, y lo que han hecho es contratar personal en número exponencialmente creciente, exactamente en la proporción necesaria para conseguir ese objetivo. Pero ¿cuánto tiempo podrá mantenerse este crecimiento exponencial de los recursos?
Por otra parte, otra consecuencia del análisis realizado en el artículo es que la productividad por investigador viene disminuyendo desde hace bastante tiempo, como se ve también en la figura adjunta, tomada también del artículo.
Una suposición clave de muchos modelos de crecimiento endógeno es que un número constante de investigadores genera un crecimiento exponencial constante. Demostramos que este supuesto corresponde a la hipótesis de que [la] productividad total de la función de producción de ideas sea constante, y procedemos a medir la productividad de la investigación en varios contextos diferentes. Hemos descubierto que la productividad de la investigación está disminuyendo drásticamente dondequiera miramos. Si tomamos como valor representativo el valor agregado para EE. UU., la productividad de la investigación se reduce a la mitad cada 13 años: las ideas son cada vez más difíciles de conseguir. Con otras palabras, para mantener un crecimiento constante del PIB por persona, EE. UU. debe duplicar su esfuerzo de investigación cada 13 años, para compensar la dificultad creciente de encontrar nuevas ideas.
En mi próximo artículo comentaré las conclusiones de este trabajo sobre el aumento de la esperanza de vida.

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Manuel Alfonseca
Agradezco a Andrés Ortega, que me sugirió este artículo

4 comentarios:

  1. Es un problema general.
    Cuando Edison inventó la bombilla le bastó un laboratorio en su cocina pero tuvo una aplicación enorme. A medida que se va adelante en la investigación se requiere más esfuerzo para conseguir una resultado práctico menor. Y esto en todos los campos. Basta ver la inversión exponencial necesaria para amplia los diámetros de telescopios, hasta llegar a Huble y al actual en desarrollo simplemente para poder observar mejor un punto pequeño del espacio. O bien en el avance en el estudio del átomo, la enorme inversión que se está gastando en el CERN en material y en numero de científicos para obtener datos de una sola partícula como es es el bosson de Higgs. No sólo hay un límite teórico en todos los campos inalcanzable (como es el caso del principio de Heisenberg, la velocidad de la luz, etc.) sino que prácticamente estamos llegando en todos los campos a un límite práctico por no poder disponer de los recursos económicos suficientes u obtener un beneficio inferior. La linea en inversión ascendente y la de beneficio práctico obtenido descendente están cada vez más próximas y a punto de encontrarse.

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  2. Interesante artículo, sobre como un uso racional de la investigación puede provocar que haya una masificación de los productos de primera necesidad, y que se expliqué que esto es explicado por una ley. Pido disculpas por no haber contestado al artículo anterior, y trataré de hacerlo en un breve periodo de tiempo.

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    1. Sí, en principio sería posible "contrarrestar la aparente involución de la sociedad actual". En otros artículos de este blog he hablado de ello. Visto lo que ha pasado en la historia de otras civilizaciones, no me siento muy optimista respecto al futuro de la nuestra: Cien años de La Decadencia de Occidente.

      Por el contrario, Teilhard de Chardin se muestra bastante optimista al respecto, como comenté en otro artículo reciente: El optimismo de Teilhard de Chardin.

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