Un equipo de investigadores de la Universidad de Maynooth, en Irlanda, desarrolló uno de los computadores moleculares más rápidos y complejos creados hasta ahora. El sistema, construido a partir de hebras de ADN que interactúan dentro de una gota de agua salada, es capaz de ejecutar operaciones matemáticas básicas —suma, resta y multiplicación— sin necesidad de electricidad continua, cables ni transistores de silicio.
El dispositivo utiliza un largo andamiaje de ADN y un pulso de calor para poner en marcha el proceso de cálculo. Según los responsables del proyecto, se trata del primer sistema de este tipo que logra ejecutar operaciones matemáticas de esta complejidad mediante interacciones puramente moleculares.
Cómo funciona el proceso de cálculo molecular
El procedimiento combina piezas cortas de ADN con un andamiaje más largo dentro de una pequeña gota de agua con sal. Un breve pulso de calor activa la interacción biológica y, a medida que el líquido se enfría de manera gradual, millones de hebras microscópicas se desplazan, reaccionan entre sí y se autoensamblan en patrones moleculares que revelan el resultado final.
“Una pequeña gota de líquido contiene miles de millones, y a veces billones, de hebras de ADN. Estas hebras interactúan entre sí para producir un resultado”, explicó la doctora Abeer Eshra, profesora asistente y científica computacional del Instituto Hamilton de la Universidad de Maynooth.
A diferencia de los circuitos electrónicos convencionales, la estructura molecular autoensamblada funciona como la respuesta computada, sin depender de un solo cable ni de una fuente de energía constante. “Uno de los aportes clave es que el sistema encuentra esa respuesta sin necesitar entradas continuas de energía”, agregó el profesor Damien Woods, también del Instituto Hamilton.
Un método alternativo frente al costo energético de los centros de datos
La infraestructura basada en ADN para almacenamiento y cómputo se perfila como una vía alternativa a la computación biológica. En lugar de escribir bits en superficies magnéticas o ejecutar lógica mediante transistores de silicio, estas arquitecturas convierten la información digital en combinaciones específicas de las cuatro bases genéticas fundamentales: adenina, citosina, guanina y timina.
Distintas instituciones trabajan en sistemas basados en ADN. Un equipo del Instituto de Tecnología de California (Caltech) desarrolló una red neuronal artificial de ADN capaz de reconocer números escritos a mano, del cero al nueve, mediante interacciones moleculares en solución y sin microprocesadores.
El interés por este tipo de desarrollo crece en un momento en que la huella energética de la electrónica moderna se expande de forma acelerada. Solo en Irlanda, los centros de datos convencionales consumen el 23% de todo el suministro eléctrico del país. “Hemos estado limitados al ver solo un tipo de computadora, pero existen otros ejemplos a nuestro alrededor, incluido nuestro cerebro”, señaló Woods.
Diez programas ejecutados y cálculos con millones de unidades
En las pruebas realizadas, el equipo ejecutó diez programas distintos con el sistema molecular. Una operación básica como 10 + 3 se resolvió en apenas 30 segundos, mientras que una suma compleja de 100 bits, con cifras de hasta 34 millones, se completó en aproximadamente 14 horas.
El montaje demostró además su capacidad de reutilización: el equipo llevó a cabo hasta 25 cálculos consecutivos en la misma gota sin pérdida de rendimiento. “La reacción ocurre rápido en el tubo de ensayo, aunque no tan rápido como el silicio, ni pretende serlo. Pero comparado con otras computadoras de ADN, la nuestra es la más veloz”, indicó Eshra.
Aplicaciones futuras respaldadas por financiamiento europeo
El proyecto cuenta con el respaldo de una subvención de 4 millones de euros del Consejo Europeo de Innovación, en el marco de la iniciativa conocida como DISCO. Con ese financiamiento, el equipo de Maynooth busca desarrollar aplicaciones que los chips electrónicos convencionales no podrían abordar.
El ADN ofrece una densidad de almacenamiento sin comparación posible con los soportes actuales, además de biocompatibilidad. Las futuras versiones del sistema podrían resguardar archivos digitales densos durante milenios, o incluso circular dentro del torrente sanguíneo humano para identificar enfermedades célula por célula.
