Ingenieros de NC State y Johns Hopkins crean un ordenador basado en ADN que resuelve problemas de ajedrez y sudoku, revolucionando la computación molecular.
Ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State) y de la Universidad Johns Hopkins han desarrollado un ordenador que utiliza ADN en lugar de la electrónica convencional, lo que le permite almacenar datos y realizar cálculos de manera simultánea. Esta innovadora creación no solo facilita el almacenamiento, recuperación, borrado y reescritura de datos de forma repetida, sino que también es capaz de resolver problemas sencillos de ajedrez y sudoku, lo que representa un avance significativo en el ámbito de la computación molecular.
Las tecnologías previas que empleaban ADN para el almacenamiento y procesamiento de datos lograban realizar algunas de estas funciones, pero no todas al mismo tiempo. Este nuevo avance tiene el potencial de transformar la computación molecular, ofreciendo una alternativa más compacta y duradera en comparación con los ordenadores electrónicos tradicionales. Albert Keung, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en NC State y líder del proyecto, afirma: “Hemos demostrado que las tecnologías basadas en ADN son viables porque hemos construido una”.
El funcionamiento de este sistema innovador se basa en estructuras denominadas “dendricoloides”, que son similares a pequeños árboles ramificados a escala nanométrica. Estas estructuras poliméricas permiten un almacenamiento extremadamente denso de cadenas de ADN y protegen las moléculas de ADN, logrando una capacidad de almacenamiento de 10.000 terabytes por centímetro cúbico. Keung explica: “Se podrían meter mil ordenadores portátiles de datos en un almacenamiento basado en ADN que tiene el mismo tamaño que la goma de borrar de un lápiz”. Además, una de las ventajas más destacadas de esta tecnología es su capacidad para conservar datos a largo plazo.
Los experimentos realizados sugieren que las moléculas de ADN almacenadas en dendricoloides pueden perdurar miles de años a temperaturas cercanas a los 4 grados Celsius. A temperaturas más bajas, la vida útil podría extenderse a millones de años, superando significativamente la durabilidad de cualquier medio de almacenamiento electrónico actual.
Un aspecto ingenioso de este proyecto es que el ADN almacenado puede diferenciarse de las nanofibras que lo sostienen. Esto permite que la información se copie en forma de ARN (ácido ribonucleico) para su procesamiento sin dañar los “archivos” originales ni el medio de almacenamiento. Kevin Lin, primer autor del estudio, explica: “Podemos copiar información directamente desde la superficie del material sin dañar el ADN. También podemos borrar fragmentos específicos y reescribirlos en la misma superficie, como si estuviéramos editando un disco duro”.
Para demostrar las capacidades de su “motor de almacenamiento y cálculo de ADN primigenio”, los investigadores realizaron pruebas con problemas sencillos de ajedrez y sudoku en una cuadrícula de 3×3. El sistema cargó aproximadamente 1.000 configuraciones posibles del tablero en micropartículas de ADN y utilizó enzimas para eliminar las soluciones no válidas, dejando solo las correctas. Este enfoque demostró que los ordenadores de ADN son especialmente adecuados para resolver problemas que requieren una alta paralelización. Keung afirmó: “Descubrimos que esta unión del ADN con un material sintético proporciona toda una serie de nuevas capacidades prácticas que antes no eran posibles”.
Aunque la potencia y velocidad de estos ordenadores de ADN aún no alcanzan a los dispositivos actuales, su principal ventaja radica en la capacidad de almacenar grandes cantidades de información en espacios reducidos y con un consumo energético significativamente menor. Los investigadores consideran que, con el tiempo, estos dispositivos podrían ofrecer una alternativa más eficiente para tareas como el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial, lo que podría reducir el alto coste energético asociado a los procesadores actuales.
A pesar de que las computadoras de ADN aún no son de uso común, la capacidad de almacenar y manipular datos en el mismo medio de manera programable y repetible representa un hito que se aproxima a equiparar la computación molecular con las funcionalidades de los dispositivos electrónicos tradicionales. Keung concluye: “Queríamos desarrollar algo que inspirara el campo de la computación molecular. Y esperamos que lo que hemos hecho aquí sea un paso en esa dirección”.
