Nuestra vida diaria está tan digitalizada que incluso los tecnófobos saben que una computadora es un conjunto de transistores electrónicos que procesan señales 1 y 0 codificadas en un programa. Pero un nuevo tipo de computación puede obligarnos a reiniciar nuestro pensamiento: por primera vez, los científicos han aprovechado la fuente de energía utilizada por las células vivas para alimentar pequeñas proteínas para resolver un problema matemático.
La investigación, dirigida por un dúo padre-hijo, es un impulso para la biocomputación, que promete dispositivos que abordan tareas complejas y usan mucha menos energía que las máquinas eléctricas. "No se trata de hacer computadoras más rápidas", dice Dan Nicolau Jr., autor principal del nuevo estudio, quien obtuvo un doctorado en biología matemática en Oxford. "Se trata de resolver problemas que una computadora no puede resolver en absoluto".
Tome el descifrado de código, que puede implicar examinar trillones de combinaciones para llegar a una solución correcta. Quizás sorprendentemente, las computadoras mainframe no son tan buenas para resolver un problema como ese porque tienden a trabajar linealmente, haciendo cálculos en una secuencia a la vez. El procesamiento en paralelo (probar varias soluciones posibles simultáneamente) es una mejor apuesta.
Aquí es donde entra el nuevo experimento. Durante años, Dan Nicolau Sr., jefe de bioingeniería de la Universidad McGill en Montreal, ha estudiado el movimiento de las proteínas del citoesqueleto, que ayudan a dar a las células su estructura. Alrededor de 2002, su hijo, entonces estudiante universitario, estaba pensando en cómo las ratas en laberintos y hormigas en la caza resuelven problemas. ¿Podrían las proteínas que investigó su padre también ponerse a trabajar para resolver acertijos?
Para probar la pregunta, primero tuvieron que traducirla a una forma a la que las proteínas pudieran reaccionar. Entonces, los investigadores eligieron un problema matemático, lo trazaron como un gráfico y luego lo convirtieron en una especie de laberinto microscópico, que se grabó en un chip de sílice de una pulgada cuadrada. "Luego dejas que los agentes exploren esa red (cuanto más rápido, más pequeño, mejor) y ves de dónde salen", dice Nicolau Sr. En este caso, los agentes eran filamentos de proteína del citoesqueleto del músculo del conejo (y algunos cultivados en el laboratorio), y "exploraron" las diversas soluciones del laberinto, como una multitud en busca de salidas. Mientras tanto, las proteínas serpenteantes recogieron energía de la descomposición del ATP, la molécula liberadora de energía que alimenta las células, y las "respuestas" surgieron al observar dónde escapaban las proteínas, y luego volvieron sobre sus pasos.
Esta biocomputadora experimental no puede superar a una máquina electrónica, y está diseñada para resolver un solo problema. Pero los investigadores piensan que el concepto puede ampliarse algún día para enfrentar los desafíos que actualmente confunden a las computadoras convencionales, utilizando "miles de veces menos potencia por cálculo", dice Nicolau Jr. La criptografía, el diseño de medicamentos y las rutas de circuitos plantean grandes desafíos matemáticos que solo están comenzando para un procesador paralelo natural. Y como dice Nicolau Jr., "La vida hace las cosas de manera más eficiente".
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Esta historia es una selección de la edición de mayo de la revista Smithsonian
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