Científicos planean construir una “super biocomputadora” que crece a medida que aprende

Robótica e Inteligencia Artificial

Por Sophimania Redacción
6 de Marzo de 2017 a las 18:31
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Científicos planean construir una “super biocomputadora” que crece a medida que aprende
Una computadora hecha en base a ADN sería más rápida que una en base a silicio. Iamgen: Internet

Científicos británicos acaban de publicar en el Journal of the Royal Society Interfaceun estudio donde afirma que es posible construir un nuevo tipo de computadora autoreplicable con procesadores hechos a partir de moléculas de ADN en vez de chips de silicio. Esta super computadora sería más rápida que cualquier otra jamás propuesta.

Llamada Máquina Universal de Turing no Determinista (NUTM por sus siglas en inglés), podría ejecutar todos los algoritmos posibles a la vez aprovechando la capacidad del ADN para replicar copias casi perfectas de sí mismo durante miles de millones de años.

La idea básica es que nuestros actuales ordenadores electrónicos están basados en un número finito de chips de silicio, y estamos acercándonos rápidamente su límite físico. Para hacer frente a esta limitación, los investigadores están trabajando actualmente en la fabricación de computadoras cuánticas.

A diferencia de los bits en las computadoras regulares que sólo pueden escoger 1 o 0 en el código binario, los qubits (la base de las computadoras cuánticas) pueden tomar la forma de 0, 1, o una superposición de los dos simultáneamente. Esto les permite realizar muchos cálculos a la vez, lo cual otorga un enorme impulso en la velocidad.

Sin embargo las computadoras cuánticas son muy difíciles de construir debido a lo complicado que es crear las condiciones exactas para, no solo una partícula cuántica enredada, sino un montón de ellas. Y a pesar de los esfuerzos concertados en todo el mundo, nadie ha logrado construir una computadora cuántica completamente funcional.

Por eso, una secreta tercera opción es una máquina basada en ADN que obtiene todos los beneficios de una computadora cuántica, sin el dolor de cabeza de la rareza cuántica, porque se basa en la replicación del ADN.

"El ADN es un excelente medio para procesar y almacenar información", explica el equipo de la Universidad de Manchester, cuya investigación puede ser accedida de manera gratuita en el sitio at arXiv.org. "Es muy estable, como demuestra la secuenciación del ADN antiguo, y se puede copiar confiablemente, y muchos genes han permanecido virtualmente inalterados durante miles de millones de años".

Para dar una idea de la diferencia que un dispositivo de este tipo podría hacer en el mundo, imaginemos un programa de computadora en un laberinto y llega a una bifurcación en el camino. Una computadora electrónica normal tendría que decidir qué camino seguir, pero una computadora basada en el ADN no tendría esa limitación: podría replicarse y seguir ambos caminos al mismo tiempo.

Con ambas trayectorias cubiertas, el programa calcularía que opción lleva al extremo del laberinto mucho más rápidamente que una computadora electrónica que podría probar solamente uno a la vez.

La capacidad de nuestra computadora para crecer a medida que computa, hace que sea más rápida que cualquier otra forma de computadora, y permite solucionar muchos problemas computacionales previamente considerados imposibles", dice un miembro del equipo, Ross D. King.

"Las computadoras cuánticas son otra emocionante forma de computadora, y también pueden seguir ambos caminos en un laberinto, pero sólo si el laberinto tiene ciertas simetrías, lo que limita enormemente su uso" añade King. Además, existe la limitación física de los chips de silicio, los cuales ya son muy pequeños pero no al nivel de una sola molécula de ADN.

"Como las moléculas de ADN son muy pequeñas, una computadora de escritorio podría potencialmente utilizar más procesadores que todos los ordenadores electrónicos del mundo combinados, y por lo tanto superar el superordenador más rápido del mundo, consumiendo una pequeña fracción de su energía", dice King.

A pesar que las computadoras basadas en ADN ya han sido propuestas desde la década de los 90, King y su equipo dicen que esta es la primera vez que se ha establecido la viabilidad de una Máquina Universal de Turing no Determinista (NUTM) basada en ADN.

"Demostramos que este diseño funciona utilizando tanto el modelado computacional como la experimentación in vitro de biología molecular", informa el equipo. "El diseño actual tiene limitaciones, como la restricción de corrección de errores, pero abre la posibilidad de diseñar computadoras basadas en NUTM que puedan superar a todas las computadoras estándar en importantes problemas prácticos".

Los investigadores proponen el uso de moléculas de ADN para representar la información basada en el alfabeto genético de cuatro caracteres: A (adenina), C (citosina), G (guanina) y T (timina), en lugar del alfabeto binario de 1s y 0s.

Afirman que las computadoras normales (UTM) se pueden convertir en NUTM usando un lenguaje de programación llamado Thue, que fue inventado por el ingeniero de software John Colagioia a principios de 2000. Thue puede tomar pedazos del alfabeto y reescribirlos en diferentes órdenes para crear secuencias completamente separadas que auto autoreplican el procesamiento de datos.

"La aplicación de una regla Thue a una cadena, por lo tanto, produce una nueva cadena, equivalente al cambio de estado en un UTM", explican los investigadores. Debido a que se pueden aplicar múltiples reglas Thue a una sola cadena, y las reglas Thue individuales se pueden aplicar a múltiples posiciones en una cadena, las posibilidades de cálculo son prácticamente infinitas.

El equipo también ha demostrado que el ADN es físicamente lo suficientemente fuerte como para actuar como procesadores en este montaje, algo que experimentos anteriores también han demostrado, y decir que ahora le toca a alguien realmente construir esa intimidante máquina.

 

FUENTE: SCIENCEALERT, POPULAR MECHANICS


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