“ES MUY PROBABLE QUE SE ACABE IMPONIENDO ALGÚN TIPO DE CENSURA EN INTERNET”
José Capmany (Madrid, 1962) ha sido parte activa en una batalla de proporciones minúsculas, la que des-de hace unos años enfrenta al rey de las comunicaciones mundiales –el electrón– con un pretendiente al trono llamado fotón. Capmany ha trabajado para encontrar soluciones tecnológicas que permitieran la transición hacia una red de comunicación plenamente óptica en la que el papel de la electrónica quedara relegado a su mínima expresión necesaria. Sus esfuerzos le han valido ser uno de los pocos ingenieros españoles nombrados fellow member del Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), por sus contribuciones en el área de procesamiento fotónico de señales de microondas. En esta entrevista promete grandes prestaciones en la telecomunicación del futuro. ¡Larga vida al fotón!
Con frecuencia oímos los términos fotónica y optoelectrónica sin entender bien la diferencia. Intuyo que la optoelectrónica es un paso intermedio en esa transición de la tecnología basada en el electrón hacia una tecnología, teóricamente más ventajosa, a su vez basada en el fotón. ¿Es así? Cuando hablamos de fotónica nos referimos a información que viaja con la luz. Es un término acuñado recientemente, hace unos 10 o 15 años, mientras que el término optoelectrónica es un poco más antiguo. La optoelectrónica hace referencia a sistemas o dispositivos en los que hay una entrada de electrones y una salida de fotones o viceversa. Como es un dispositivo un poco intermedio, se llamaba optoelectrónica, porque conjuga las dos cosas.
¿Qué ocurre actualmente? Hoy se utiliza mucho más el término fotónica. Antes, con los fotones lo único que hacíamos era enviarlos a través del aire o de la fibra óptica, y no se hacía nada con ellos. Ahora eso ya no es así. Hoy en día cortamos una fibra, interceptamos la propagación de los fotones y los enviamos por un circuito óptico que hace tareas de interés: filtra la señal, le sube el nivel, la arregla un poco, etcétera; todo ello sin pasar a electrónica, directamente sobre el fotón. Esos dispositivos se llaman fotónicos porque ahí no interviene la electrónica, y si interviene no tiene un papel protagonista. Conforme ha ido desarrollándose la tecnología, en estos sistemas tiene mucha más preponderancia la parte óptica o fotónica que la electrónica. Por eso, hoy en día es mucho más común encontrar la palabra fotónica. La optoelectrónica sigue pero ha quedado relegada a los dispositivos terminales.
¿Sería correcto decir que la pretensión de los científicos en este campo es llevar la fotónica a esos dispositivos terminales y que al final tengamos un sistema de comunicación y computación basado únicamente en el fotón? Sí, en su gran mayoría, digamos que en el 95%. Nunca se podrá tener un sistema totalmente óptico, porque tanto a la entrada como a la salida la información se convierte en formato electrónico para poder presentarla, por ejemplo, en un monitor. La presentación final siempre es electrónica, pero todo lo que ocurre en medio tiende a ser completamente óptico.
En cualquier caso, ha habido pasos intermedios que antes eran electrónicos y se tenía que hacer la conversión de óptico a electrónico y viceversa. Y ahora, en cambio, el sistema es completamente óptico. Efectivamente. Un ejemplo muy significativo es el de los repetidores de comunicaciones. Antes cuando había un sistema de Valencia a Madrid, aunque fuera de fibra, cada varios kilómetros la señal de la fibra óptica había que regenerarla. Para eso son los repetidores, igual que en radio. La calidad de la señal se degrada y hay que volver a restaurarla para poder enviarla a más distancia. Con la fibra ocurría lo mismo. Llegaba la señal un poco estropeada a un repetidor, se tenía que pasar a electrónico, hacer todas las tareas del electrónico y pasarlo otra vez a óptico, hasta el siguiente enlace. Y así salto a salto. Ahora no, ahora ya hay tecnología para poder hacer toda esa regeneración ópticamente, sin necesidad de utilizar repetidores electrónicos.
¿Y cuál es la ventaja? Sobre todo, flexibilidad. Siempre que se hace un diseño electrónico se tiene que diseñar para una velocidad de transmisión. Si aumenta la velocidad de transmisión, ya no sirve, hay que cambiarlo, hay que quitar la tarjeta y poner otra que sea capaz de regenerar a más velocidad. Imagina un enlace de Valencia a Madrid que está transmitiendo 2,5 Gbit/s y, por necesidades del servicio, se quiere pasar a 10, antes eso requería cambiar las tarjetas. Y es más, al aumentar la velocidad, había que poner más repetidores electrónicos. Con un repetidor óptico tienes un ancho de banda enorme, de modo que da igual que cambie la velocidad de transmisión, porque tiene capacidad suficiente para regenerar las señales, el tráfico de datos, sea de 2,5 Gbit/s, sea de 10 o sea de 40. Es una ventaja fundamental. El sistema es muy flexible. Si al operador le interesa modificar la velocidad lo puede hacer sin prácticamente cambiar su planta de fibra.
¿El sector de las telecomunicaciones ya ha absorbido todas esas innovaciones? Sí. Otra innovación muy importante ha sido la multiplexación. ¿Ha oído hablar del experimento del prisma de Newton? Newton hizo pasar luz blanca por un prisma y la descompuso en los colores. Pues imagine que puede hacerlo al revés, pasar los colores y que salga luz blanca. Si es posible en un sentido, es posible en otro. Imagine ahora que cada color lleva un canal de datos distinto. Mete cada color por una cara del prisma, le sale la luz blanca y la introduce en una fibra. Va toda la luz blanca junta y cuando llega al final pone otro prisma y desvía cada color, y cada color lleva un canal de datos distinto. ¿Qué ha hecho? En la misma infraestructura de fibra ha enviado más canales a la vez, todos juntos pero sin interferir. Ese es otro avance muy grande que se ha hecho en este campo durante los últimos años y que ya está en dominio comercial, es decir, se instala y se vende desde hace muchos años. Es una demostración de cómo la parte óptica puede acometer una grandísima capacidad.
Supongo que con el aumento de canales se hace más compleja la gestión de las diferentes señales que viajan por la fibra óptica. Una red es como una malla, como una telaraña, y en los puntos de cruce de lo que serían los hilos de la telaraña hay unos routers, unos elementos que procesan el tráfico y encaminan cada paquete de datos según cual sea su destino. El problema que había con estos nodos era exactamente el mismo que le comentaba con los repetidores. Hasta hace poco, en todos esos nodos había que pasar todo a electrónico. Se ha visto que, aproximadamente, el 85% del tráfico que pasa por un nodo no tiene que morir ahí, no hay que pasarlo a electrónico. Por tanto, si se consigue hacer un by-pass o un encaminamiento hacia fuera sin necesidad de pasar la señal a eléctrico sería fenomenal porque se ahorra también muchísimas tarjetas. Pues el siguiente paso evolutivo ha sido diseñar chips ópticos que sean capaces de hacer eso sin necesidad de que la información pase a eléctrico. Ahora la información que va a morir a ese nodo sí hay que pasarla a eléctrico, pero es una mínima parte; el resto se encamina.
¿Antes se convertía todo, tanto los paquetes que tenían que procesarse como los que no? Exacto. Imagínese el ahorro en costes. Convertir el 85% de la información para darse cuenta de que la tiene que volver a convertir a óptica y mandarla para fuera.
¿Ese es el chip que ha desarrollado su grupo de investigación para el router óptico que opera 100 veces más rápido que los chips ópticos actuales? Sí, ese es. La idea de ese chip en concreto es que esa tarea de ver dónde va cada paquete de datos y dónde lo envío se hace ópticamente, sin pasar a eléctrico. Se hace operando sobre la parte óptica a través de unas operaciones de lógica digital. Por tanto, si el día de mañana se modifica la velocidad del canal, ese sistema puede seguir haciendo esas operaciones porque es bastante inmune a la velocidad. Si yo tuviera un chip eléctrico que tuviera que hacer eso y el día de mañana quiero cambiar la velocidad de uno de los canales de 2,5 Gbit/s a 10 Gbit/s, tendría que cambiar el chip. Ese es otro de los pasos que se ha dado.
“CON LOS CHIPS DE LOS ORDENADORES, AHORA ESTAMOS UTILIZANDO TECNOLOGÍA DESARROLLADA HACE UNOS SIETE AÑOS. NUNCA VA EL MERCADO A LA ÚLTIMA. HAY UNOS PERIODOS DE AMORTIZACIÓN, Y HAY QUE RECUPERAR EL RETORNO DE UNA TECNOLOGÍA ANTES DE SACAR LA NUEVA”
¿Estos chips ópticos se podrían aplicar a los llamados transistores fotónicos, a chips que puedan emplearse en computación? La respuesta es sí, aunque el enfoque es un pelín distinto. Un transistor es una especie de interruptor. Un interruptor que tiene tres patas: una pata de entrada, una de control y otra de salida. La de control lo que va a hacer es dejar que lo que está en la entrada salga o no.
La base del sistema binario. Eso es, sí o no. En óptica se puede hacer una funcionalidad parecida pero hay que tener en cuenta que la materia prima –que es el fotón– es completamente distinta del electrón. El electrón es una partícula que tiene masa, y por eso, se puede parar. Parece una tontería, pero es un concepto muy importante. Tiene masa y eso significa que se puede parar. El electrón se puede almacenar en memorias, se puede tener retenido mientras se piensa qué es lo que se quiere hacer.
Todo eso es porque tiene masa. Sí. En cuanto al fotón, su masa en reposo es cero, no tiene masa. Y eso quiere decir que no puede estar quieto; tiene que ir siempre a la velocidad de la luz, porque si no, su masa en movimiento sería infinita, lo cual no es posible.
Por la teoría de la relatividad de Einstein. Así es. El fotón no se puede detener. Se puede ralentizar pero no parar. Por eso nadie ha dado todavía con una memoria óptica al uso de las memorias electrónicas donde uno almacena sus bits y están ahí los electrones esperando hasta que se quiera abrir las puertas para sacarlos y leer lo que hay en esa memoria. Los fotones hay que retardarlos. Imagínese que el fotón tiene que ir de un sitio a otro. Lo que se hace es poner una línea de retardo entre un punto y otro, una especie de bucle de fibra muy largo en el que el fotón queda dando vueltas hasta que se le permita salir.
Como un avión que no puede aterrizar y se queda dando vueltas hasta que hay una pista disponible. Ahí está. Ahora se ha visto que en óptica sería muy conveniente tener materiales en los que la luz fuera muy lenta en comparación con el vacío. ¿Por qué? Pues porque si lo que necesito es incrementar el tiempo que tarda la luz en ir de un punto a otro, no es lo mismo tener que poner un carrete kilométrico de fibra que un pequeño dispositivo donde uno sabe que el fotón va a entrar pero inmediatamente se va a frenar. No se va a parar porque no es posible, como hemos dicho, pero la velocidad de la luz en ese medio va a ser tan baja que para recorrer una pequeña distancia tarda un tiempo considerable y suficiente para que nuestro sistema haya hecho lo que tiene que hacer para recibirlo y procesarlo.
¿Eso permitiría el procesamiento de información? Por ejemplo. Permitiría hacer buffers para datos, para almacenarlos.
Recientemente, su grupo de investigación ha logrado un récord mundial en velocidad de transmisión de datos por fibra óptica, superando a un equipo de la Universidad de Stanford. ¿Todavía no se ha alcanzado el límite? No.
Porque ahí el límite es la velocidad de la luz, ¿no? No. La velocidad es el tiempo que tarda la luz de ir de un punto a otro. Y otra cosa es el ancho de banda.
Es decir, el récord no es de velocidad, sino de capacidad.
Eso es. Volvamos al túnel entre Valencia y Madrid. La boca de ese túnel tiene un diámetro de 3 metros. En él puedes meter un coche con una persona viajando a 300 km/h. Va a 300 km/h pero solo lleva a una persona. Imagínate que el túnel, en vez de tener 3 metros de diámetro, es lo suficientemente grande como para que te quepa un autobús, que también viaja a 300 km/h. La velocidad de propagación sigue siendo la misma, el autobús y el coche van a 300 km/h, pero en vez de llevar a una persona está llevando a 50. El número de personas es el equivalente a la capacidad.
Pero eso no es tan obvio como meter más fibra ahí, ¿verdad? Hay varias soluciones. Una muy obvia es meter por cada cable más fibra. Evidentemente, cuantas más fibras más capacidad. Pero ocurre que hay mucho cable que está instalado y hay que amortizarlo. La obra civil que corresponde a retirar y poner cable es alrededor del 80% del coste de una red. Con lo cual, cuando se instala una infraestructura de fibra se hace para muchos años. De modo que ahora no se va a sustituir fibra. Se buscan soluciones alternativas.
¿Y cuál ha sido la suya? Lo que nosotros hemos hecho es transmitir en un tipo de fibra especial llamada multimodo, que es muy barata y está muy instalada en edificios y en redes de acceso. Lo que le ocurre a esa fibra es que tiene muy poca capacidad. No es como la fibra óptica más conocida, la monomodo, que tiene una capacidad enorme. Hasta hace poco se pensaba que la fibra multimodo tenía una capacidad muy reducida, pero hemos demostrado que no es así.
Por lo que dice, entiendo que la red troncal es monomodo y la que llega a los hogares es multimodo. Eso es un inconveniente. Sí, un cuello de botella. Nosotros hemos desarrollado un par de técnicas que conjugadas nos permiten transmitir no el mismo caudal que una fibra monomodo, pero sí, aproximadamente, del orden de tres o cuatro órdenes de magnitud más de lo que se pensaba. Es, por tanto, un récord mundial en fibras multimodo. Hace años se creía que no se podía transmitir por una fibra multimodo más de 500 megabits en un kilómetro de fibra (500*106) por segundo. El récord que nosotros tenemos es de 1 terabit (1*1012).
¿Me está diciendo que su tecnología puede hacer llegar a mi casa 1 terabit/s? Desde una central se podría hacer llegar 1 terabit/s, sí.
El potencial es muy grande. En muchos casos además se ha instalado fibra multimodo porque es mucho más barata que la otra. Esa ya está instalada y no se va a cambiar, en principio.
Es decir, que los usuarios nos quejamos con motivo de la cantidad de megas que llegan a nuestras casas. Pasa con todas las tecnologías. Por ejemplo, con los chips de los ordenadores, ahora estamos utilizando tecnología desarrollada hace unos siete años. Nunca va el mercado a la última. Hay unos periodos de amortización, y hay que recuperar el retorno de una tecnología antes de sacar la nueva.
¿Cuál cree que es el futuro de Internet? ¿A qué se refiere cuando habla de la Internet óptica? Es difícil, porque además yo, en los casi 30 años que llevo trabajando, he oído a muchos gurús en este campo y ninguno ha acertado. Es muy complicado. Cuando nosotros hablamos Internet óptica nos referimos a mantener el sistema de funcionamiento de Internet hoy en día, que trabaja con paquetes. Cuando tienes información que quieres transmitir, se trocea en paquetes y se envía cada uno por un lado, y los routers son los que se encargan de dirigirlos hasta el destino final y de que lleguen en su orden. Para la transmisión de ese tipo de formato de paquetes no existe todavía una solución completamente óptica, es decir, por ejemplo nuestro chip está desarrollado, pero todavía no está implantado; no hay routers que lean paquetes completamente ópticos. ¿Por qué? Pues por el mismo motivo que le he dicho antes: hay grandes compañías que han desarrollado routers muy potentes que llevan una parte de óptica importante, pero la inteligencia interna es todavía eléctrica. Hay que amortizar. Pero esas mismas compañías también saben que en 5 0 10 años la mayoría de esas operaciones tendrán que ser ópticas.
La emergencia de los teléfonos inteligentes y tabletas hace pensar que la Internet móvil va a tener una importancia capital. ¿Está bien resuelta la convergencia entre segmentos fijos y móviles de las redes de telecomunicaciones? No. Y en eso los sistemas radiofibra son muy importantes. La solución es combinar la tecnología radiofrecuencia y la fibra óptica. Es decir, una red de múltiples antenas distribuidas por el territorio y conectadas todas ellas por fibra óptica a una central. Serán antenas pequeñas de alcance corto pero habrá muchas de ellas y darán cobertura a los dispositivos móviles con frecuencias muy altas.
¿Cree que el futuro de nuestras conexiones a Internet pasará por el matrimonio entre estas dos tecnologías? Yo creo que sí, que se necesitan ambas. Se necesita la parte inalámbrica para otener movilidad, pero, por otra parte, la radio como medio de propagación de gran capacidad a gran distancia no sirve. Ahí entrará en juego la fibra óptica.
Ante la creciente demanda de transmisión de imágenes, televisión móvil y de voice over IP a los terminales móviles, ¿con la tecnología actual de radio no va a ser suficiente? Si no se introduce una parte de fibra, no. Es imposible. Además, cada cierto tiempo cambian las aplicaciones, que son las que tiran de la demanda de capacidad. Ahora son las tabletas, pero mañana serán sensores que llevaremos en la ropa, o incluso en nuestro cuerpo y que realizarán análisis biológicos cuyos resultados se enviarán directamente a nuestro médico. O imágenes médicas de alta resolución que podremos enviar desde casa a nuestro centro de salud. Eso lo vamos a ver.
¿No cree que no deja de tener su gracia que la sociedad de la información haya llegado de la mano de una tecnología basada en la transmisión de la luz? Es una realización casi literal de la Ilustración o Enlightenment. Sí, ciertamente, aunque el paralelismo termina ahí, ya que la luz que empleamos para transmitir información es infrarroja y, por tanto, invisible al ojo humano.
¿Teme que se acabe imponiendo algún tipo de censura o control sobre Internet?
Conociendo la naturaleza humana, me temo que ese será el caso con una elevadísima probabilidad… ¡Ahí tiene a Twitter!
MUY PERSONAL
¿De qué disciplina científica sigue los avances además de la suya propia?
Ciencia aeroespacial, física de partículas, robótica y nuevos materiales.
Muchos de los avances en comunicaciones han venido de la investigación militar. ¿Le preocupa que los resultados de sus trabajos sean utilizados con fines bélicos?
No especialmente. Cualquier avance científico tiene potenciales aplicaciones militares aparte de las civiles. Restringir la investigación por su posibilidad de empleo en aplicaciones militares coartaría la disponibilidad de tecnologías que pueden beneficiar a la sociedad civil. De ahí que, aunque eso quede fuera del debate científico, es necesario que el uso de los resultados de investigación que puedan ser especialmente sensibles quede regulado por los organismos correspondientes.
¿Cuál es su opinión sobre el movimiento 15-M?
Creo que en su génesis obedece a una causa justa originada por la situación de desesperación que afrontan nuestros jóvenes ante las casi inexistentes perspectivas de obtener trabajos dignos y acordes con su cualificación, la dificultad creciente para poder desarrollar su vida personal y la frustración ante el despilfarro y la corrupción que ha caracterizado el modus operandi de nuestra sociedad durante los últimos años. Creo que ha sido una lección para todos y, especialmente, para los que pregonan que nuestros jóvenes solo están interesados en botellones. Dicho esto, me preocupa su evolución, ya que lo que en su día fue un movimiento social espontáneo puede acabar, si no se es especialmente escrupuloso, en un movimiento político sujeto a la manipulación de intereses que nada tengan que ver con él.
¿Es de los que le gusta correr solo o en compañía?
¡Me gusta correr! Siempre prefiero ir en compañía, pero si no la hay, no lo dudo, corro solo.
¿Qué música lleva en su mp3 cuando sale a correr?
En gustos musicales soy muy variado. En mis listas más movidas llevo: Deep Purple, Eric Clapton, Boston, Chris Rea, Madonna, Lady Gaga, Billy Idol, Joe Satriani, Mika, Huey Lewis. En las más tranquilas, a Anthony Phillips [primer guitarrista de Genesis] y David Wright [teclista de Pink Floyd].
¿A qué le gusta dedicar los fines de semana?
Me gusta aprovechar para convivir de forma mas intensa con mi familia. Acompañar a mis hijos a sus eventos deportivos o salir con ellos de compras e ir al cine. Siempre he creído que la cohesión familiar requiere tiempo de calidad y esfuerzo desinteresado. Además, se disfruta mucho con ello.
