Un equipo de investigadores de la Universidad de Maynooth (MU), en Irlanda, ha construido un ordenador basado en ADN capaz de ejecutar diferentes programas y realizar cálculos matemáticos complejos. El sistema no utiliza transistores de silicio ni necesita una alimentación eléctrica continua: aprovecha las interacciones entre moléculas para encontrar las configuraciones que representan las respuestas correctas.

El avance, publicado en un estudio que aparece en la revista Nature, se basa en un dispositivo denominado Scaffolded DNA Computer (SDC), que no se parece en nada a un ordenador convencional. En lugar de transistores de silicio, utiliza una hebra larga de ADN que actúa como andamio y numerosas cadenas cortas que se unen a ella.

La información y las reglas del cálculo están codificadas en los propios fragmentos de ADN. Para ponerlo en marcha, los científicos mezclan ADN y sal en agua, aplican un ciclo de calentamiento y enfriamiento y dejan que las moléculas interactúen, según explican en una nota de prensa.

La cuestión más importante es cómo se produce el resultado. En los sistemas tradicionales, mantener una operación libre de errores requiere controlar activamente sus estados y consumir energía.

En el SDC, en cambio, las cadenas de ADN compiten por ocupar posiciones en el andamio. Las combinaciones correctas son energéticamente más favorables, mientras que las uniones incorrectas tienden a ser sustituidas. Al alcanzar el equilibrio, la estructura molecular estable representa la respuesta del programa.

Ese mecanismo permite prescindir de una alimentación eléctrica continua y, según los autores, también evita la necesidad de sistemas explícitos de corrección de errores o de un control cinético extremadamente preciso. El resultado es un ordenador que hace del propio comportamiento físico de las moléculas una parte esencial del proceso de cálculo.

Los experimentos incluyeron diez programas diferentes. Entre ellos figuran operaciones de multiplicación por tres, división por dos, detección de paridad de 8 bits y sumas de números de 25 bits, una tarea que alcanza los 100 bits de información procesada. En una demostración sencilla, el sistema resolvió 10 + 3 = 13 en unos 30 segundos. Con números de hasta unos 34 millones, la suma podía tardar alrededor de 14 horas.

La comparación con un ordenador electrónico es aún inviable: el sistema molecular no pretende competir con un procesador de silicio en velocidad, ya que los propios investigadores reconocen que es mucho más lento. Su interés está en explorar una arquitectura de computación diferente, en la que el consumo energético y la manera de almacenar información se plantean desde otra perspectiva. Por ejemplo, los científicos señalan que el ordenador pudo reutilizarse hasta 25 veces para cálculos consecutivos.

De izquierda a derecha: Janet Adio, Damien Woods y Abeer Eshra, integrantes del equipo científico. / Crédito: Universidad de Maynooth (MU).

El ADN ofrece una característica especialmente atractiva para esta línea de investigación: una enorme densidad de almacenamiento en un volumen diminuto. Por eso, el trabajo no se limita a fabricar una curiosidad de laboratorio. Los investigadores contemplan aplicaciones futuras relacionadas con el almacenamiento de datos a muy largo plazo y con sistemas de computación molecular que puedan funcionar en entornos biológicos. Se apunta a posibles usos en detección de enfermedades dentro de las células, aunque aún es una perspectiva de investigación.

El proyecto forma parte de un esfuerzo más amplio: el objetivo inmediato no es sustituir a los ordenadores actuales, sino demostrar otras formas de procesar información.

El salto conceptual es clave: en este ordenador, el programa no ordena a cada molécula qué debe hacer paso a paso. Diseña un paisaje energético en el que la solución correcta resulta la configuración preferida y deja que el sistema evolucione hasta ella.

Frente a décadas de informática centradas en aumentar la potencia de los chips, el trabajo de Maynooth explora una posibilidad distinta: aprovechar las propias leyes físicas de la materia para calcular.

El prototipo sigue siendo experimental y sus tiempos de ejecución están lejos de los de la electrónica. Pero demuestra que una gota de agua con ADN puede convertirse en una máquina programable, capaz de realizar operaciones matemáticas relativamente complejas.

Fuente: Levante - EMV