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John Doyle propone una nueva Internet


John Doyle está preocupado por el futuro de Internet. En los próximos años el número de usuarios se multiplicará 100 o por 1000. Cada vez se exigirá más a la infraestructura digital, debido a los servicios de video en línea y telefonía por Internet. Esta situación podría volver obsoleta a la red, pero Doyle asegura tener la solución al problema. Y parece saber de qué habla: con sus colegas logró transmitir la totalidad del texto de todos los libros en la biblioteca del Congreso de EE.UU. en 15 minutos.

Doyle es un profesor de Control y Dinámica de sistemas, Ingeniería Eléctrica y Bioingeniería en Caltech. Su trabajo se relaciona con el análisis de sistemas complejos, y ha colaborado con la NASA en varios proyectos. Junto con algunos colegas ha desarrollado una teoría que ha puesto de manifiesto algunas sencillas pero eficaces formas de acelerar el flujo de información. Gran aficionado a los deportes, John Doyle, de 53 años, se ha transformado en un experto en el comportamiento de redes complejas y en el diseño de sistemas de control.

Un grupo de ordenadores conectados entre sí forman una red. Pero no es la única: las líneas aéreas, los órganos del cuerpo humano e incluso las colonias de bacterias también son redes, ya que se componen de miles o millones de partes trabajando juntas. Y son redes robustas. “Cuando estoy corriendo, mi temperatura se mantiene constante a pesar del esfuerzo que cada parte de mi cuerpo realiza”, dice Doyle. “Dentro de mí todo se vuelve loco, pero el sistema sigue funcionando.”

Sin embargo, cualquier red puede desplomarse sin previo aviso. El intentar reforzar algunos puntos puede introducir debilidades nuevas. Un ejemplo característico es el de los aviones. Muchos sistemas de vuelo están asistidos por ordenador, para evitar las fallas humanas o mecánicas. Sin embargo, el uso de estos ordenadores genera un tipo de nuevo de problemas: las fallas del software, algo con lo que los aviones más viejos no tenían que lidiar. Esto debe enseñarnos que no siempre un “refuerzo” aplicado a un sistema complejo es la solución al problema. De hecho, con bastante frecuencia se transforma en el problema en sí mismo.

A medida que la tecnología se vuelve más compleja, los investigadores deben buscar formas de control. Gran parte de ese progreso se debe a la creciente comprensión de las leyes básicas de los sistemas de control. Doyle comenzó a desarrollar sus propias e innovadoras ideas en este campo allá por 1976, trabajando para Honeywell. A principios de 1980, la NASA le pidió que analizara el transbordador espacial. Ya había volado varios transbordadores, pero la agencia quería asegurar la estabilidad durante el reingreso a la atmosfera. Utilizando sistemas tradicionales (túneles de viento y simulaciones por ordenador) la NASA había llegado a diseños aparentemente estables, pero querían otra opinión.

Doyle estudió todas las fuerzas que actuaban sobre el transbordador y creó un diagrama multidimensional, sobre el que se representaban las torsiones, aceleraciones, etc. Utilizando herramientas matemáticas (que tuvo que desarrollar) pudo demostrar que existe un volumen de espacio multidimensional dentro del cual la combinación de las fuerzas es segura. Fuera de esa región se esconde el desastre. El transbordador espacial se rediseño para que estuviese dentro de la región segura. Este trabajo le permitió a Doyle analizar a fondo la complejidad inherente de este tipo de sistemas, de los que Internet forma parte.

Para explicar el problema que aqueja a Internet, Doyle da un ejemplo basado en el tráfico aéreo. “Cualquier aeropuerto pequeño probablemente está conectado sólo a unos pocos más. La mayoría de los pasajeros deben volar primero hasta un centro aeropuerto mayor para luego ir a su destino final. Pero si usted vive en Chicago, puede tomar un vuelo directo desde el aeropuerto O’Hare a cientos de destinos”. El tráfico de datos y el de pasajeros forman parte del mismo tipo de problema. Mientras que algunos nodos están muy conectados, los demás nodos tienen sólo unas pocas conexiones.

Internet posee un reducido un número de servidores grandes, que en realidad no están muy bien conectados entre sí. Cada uno tiene sólo unos pocos vínculos de gran ancho de banda, generalmente a otros grandes servidores. Gran parte de la actividad que se produce en Internet radica, de hecho, en los “bordes”, donde los ordenadores están enlazados entre sí mediante conexiones relativamente lentas. Pensemos el correo electrónico: la mayor parte del trafico de emails ocurre dentro de regiones pequeñas, a veces, dentro del mismo edificio, mientas que son pocos (porcentualmente hablando) los que se envían al extranjero. Si uno de los grandes servidores de internet cayera, el tráfico simplemente podría ser redirigido a través de otro.

John Doyle propone una nueva Internet

Internet funciona espectacularmente bien, a pesar de que en los últimos 30 años se ha ampliado su tamaño más de un millón de veces, incorporando nuevas tecnologías (BlackBerries, iTunes, VoIP, etc.) sin apenas cambios los protocolos básicos que utiliza para el movimiento de datos. Pero no siempre será así. Podríamos despertar un día y descubrir que nada funciona.

Dentro de no mucho tiempo, gracias a los avances en tecnologías inalámbricas y RFiD, cada objeto va a tener su conexión a internet. Tu refrigerador sabrá cuantos cartones de leche tiene dentro (y cuando caduca cada uno), y se comunicará con tu gadget para decirle que debes comprar tal o cual cosa. La topología y protocolos de la actual Internet simplemente no podrán lidiar con semejante número de conexiones.

Doyle ha estudiado la forma en que una colonia de bacterias formada por un numero de individuos semejante a los futuros usuarios de internet se transmite la información sobre la disponibilidad de alimento de un extremo a otro, utilizando para ello los equivalentes biológicos de los paquetes TCP/IP. El sistema de comunicación a de las bacterias es demasiado complejo para reproducirlo aquí, pero Doyle ha logrado construir un protocolo diferente para internet, inspirado en la biología.

Su plan para acelerar a Internet es simplemente hacer un mejor trabajo prestando atención a las mediciones del tráfico que circula por su interior. Hoy en día los ordenadores saben que tan congestionada se encuentra la red midiendo el número de paquetes que se pierden en el camino. Esto es como tratar de conducir por una carretera mirando solo lo que está 3 metros por delante, acelerando como loco y saltando sobre el freno tan pronto como ves algo que se cruza.

Doyle y sus compañeros de trabajo utilizan mejor la información del flujo de datos que circula por la red, observando el tiempo que necesitan los paquetes para llegar a su destino. Esto hace que los ordenadores tomen decisiones más inteligentes al elegir el camino de los datos. El resultado de sus investigaciones lo ha llevado a batir una serie de records en cantidad de datos transmitidos por minuto. En 2006, sus computadoras hacer mucho más inteligentes decisiones. El resultado es una cadena de victorias para Internet de alta velocidad de comunicación competiciones. En la última cara en 2006, se las arreglaron para enviar 17 GB/s a través de Internet.

El año pasado, el equipo de Caltech empezó a funcionar como una empresa, FastSoft, para comercializar su protocolo. En marzo se inició la venta de una caja del tamaño de un reproductor de DVD que puede conectarse a un servidor. En una prueba, una empresa “Fortune 500” fue capaz de acelerar sus transmisiones por un factor de 30. Sin embargo, Doyle repite que para brindar una verdadera solución a la futura crisis de Internet será necesario replantear todo el sistema, desde abajo hacia arriba.

Aun no estamos listos para un rediseño radical de la Red, asegura Doyle. “Comparado con esto, el ir a la Luna fue un problema insignificante”, dice, para que nos demos una idea de la magnitud del trabajo duro que queda por hacer.

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Escrito por Ariel Palazzesi

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