Los Bioordenadores

No es uno de esos descubrimientos que “llevará la ley de Moore al siglo XXI”. Tampoco es uno de esos avances que mejorará exponencialmente la velocidad de tu ordenador, ni del acceso a Internet. Cuando hablamos de ordenadores tenemos dos ramas principales. Una busca utilizar las estructuras biológicas de organismos existentes para computar cálculos, mientras que su antítesis intenta hacer uso de organismos enteros como partes de un ordenador.

La primera ha logrado, por ejemplo, utilizar células humanas para hacer sumas y restas binarias. La segunda ha utilizado moho para optimizar vías férreas.

Células computacionales

Simplificando el proceso se puede argumentar que podemos usar células para computar. Se trata de un proceso que aún se encuentra en pañales y que tardaría décadas en igualar al poder de procesamiento de un teléfono inteligente de gama baja.

Ni hablar de los grandes centros de procesamiento que computan las simulaciones científicas, que diseñan los juegos del mañana o que dan forma a los miles de tubos rellenos de gatos que llamamos Internet.

El organismo en cuestión es el Physarum polycephalum, un moho fácilmente cultivado en un laboratorio y alimentado con avena. En 2010 se publicó un estudio en Science donde científicos japoneses utilizaban el moho para optimizar los algoritmos de trazado de vías ferroviarias entre Tokio y sus ciudades satélites. ¿Cómo terminó entonces el moho en una placa de circuitos?

Circuitos biológicos

El moho se convirtió en la intersección de las dos corrientes y fundó así una nueva área de la biocomputación. El moho de fango es elprimer ejemplo concreto de un organismo que optimiza y a la vez es utilizado como medio de procesamiento. Ambos procesos se habían hecho por separado, pero la unión es novedosa y promete bastante cuando se superen un par de obstáculos.

El primer problema es encontrarles una aplicación fuera de la investigación de frontera. Se especula que pueden servir como circuitos de ordenador, se cree que podrían funcionar como interfaz entre computadores electrónicos y el cuerpo, se teoriza que podrían crearse implantes que ataquen tumores y ahorren los efectos secundarios de las terapias. Se conjetura, se deduce, se piensa. No se sabe.

Lo que sí sabemos es que se puede crear una red con el moho a la que se agreguen nanopartículas magnéticas para hacer que circulen a través de los tubos del moho. Y si se le suman las habilidades de los tubos para interactuar eléctricamente se tiene un chip biológico.

Actualmente no pueden competir con los circuitos integrados, pero presentan un par de ventajas. La principal es su alta velocidad para adaptarse y recuperarse después de ser dañados.

El futuro del moho

Estirando un poco la teoría, sabemos que el moho tiene una carga eléctrica propia y que los ordenadores computan usando energía. Utilizando las cargas del moho se puede hacer un sistema de puertas lógicas.

Al momento se han tenido unos pequeños problemas con el experimento. El más preocupante es que “las operaciones lógicas no siempre dan el mismo resultado en procesos similares”.

Pero los resultados avanzan lentamente hacia una convergencia entre los sistemas biológicos y electrónicos y la ciencia siempre ha tenido la mala -o buena, según a quien le pregunten- costumbre de sorprendernos con descubrimientos accidentales o poco esperados que terminan cambiando el status quo.

Aunque la realidad es que no veremos una Macbook Pro con el procesador Ab+ durante nuestras vidas, si confiamos tal vez en un par de años tengamos una nueva arquitectura que pueda comenzar a entender cómo computamos cosas en nuestros cerebros.

Actualmente se encuentran en un punto totalmente teórico, pero los avances que se están logrando en distintas disciplinas como son la bioética permiten ver cada día un futuro más claro en el campo de los bioordenadores. En este caso, investigadores japoneses de la Universidad de Toyama han publicado en un artículo reciente que han logrado crear ADN artificial a partir de moléculas no naturales (C-nucleósidos), con capacidad para unirse en cadenas de forma espontánea. Según comentan los científicos, anteriormente como mucho se había logrado incorporar partes artificiales a una molécula natural, pero a diferencia de estos experimentos, ellos han conseguido lograr una molécula entera.

El objetivo de estas investigaciones no es otro que aprovechar la capacidad de almacenamiento del ADN. Futuros ordenadores representarían la información mediante reacciones de moléculas orgánicas, aumentando en varios órdenes de magnitud la velocidad de los ordenadores actuales. Y es que se especula que el almacenaje de información de estos teóricos ordenadores podría llegar a ser un billón de veces mayor a lo que entendemos ahora por supercomputador, y su velocidad llegaría a ser cerca de un millón de veces la actual. Para ello, la codificación pasaría de los actuales bits (ceros y unos) a realizarse en función del estado de estos nucleósidos.

Los autores de esta investigación apuntan que, con anterioridad, distintos equipos científicos habían intentado desarrollar ADN artificial con el fin de utilizar su asombrosa capacidad de almacenamiento de información. Pero en esos trabajos previos sólo se lograron incorporar secuencias artificiales a la molécula natural, a diferencia del equipo de Inouye, que ha logrado sintetizar una cadena entera de ADN.

Entre los inmediatos precedentes, científicos del Weixmann Institute lograron en 2004 el desarrollo de un prototipo de ordenador de ADN con capacidad de detección de determinadas células en agua. Publicaron sus conclusiones en «Nature». Investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad de Nuevo México, dos años más tarde, profundizaron un poco más en este campo: construyeron el ordenador de ADN conocido como MAYA-II, que era capaz de jugar al tres en raya muy lentamente.

La idea general de las investigaciones en marcha es la de considerar al ADN como un software y a las enzimas como el hardware. En este empeño se están invirtiendo grandes cantidades de dinero y de esfuerzo investigador, y quienes trabajan en este campo prometen espectaculares resultados en los próximos años.