Etorkizuneko ordenagailu biologikoak

Azken urteotan elektronikak duen erronka hau da: materia organikoa eta prozesu biologikoak ordenagailuen funtzionamenduan txertatzea. Horretarako badituzte arrazoi batzuk. Lehenik eta behin, ordenagailuak giza garunaren parekoa izan nahi du, baina horretan oraindik bide luzea ibili behar du. Elektronikaren bidean ia muturreraino iritsita dagoela esan daiteke eta silizioarena azken mugan dabilela ere bai.

Silizea oinarrizko elementua da ordenagailuen mikropozesadoreak egiteko, baina bere mugak erakusten hasia da. Informatikaren historian ardatza miniaturizazioa izan da. Lehen ordenagailuek gela osoak hartzen zituzten eta bi eragiketa besterik ez zituzten egiten. Berrogeita hamar bat urte geroago ordea, ordenagailua makina txiki trinkoa da eta hainbat eta hainbat eragiketa burutzeko gauza da. Mirari horren oinarria, mikroprozesadorea izan da. Siliziozko milimetro karratu gutxi batzuetan transistore mikroskopikoak ditu, bakoitzak bere lan berezia egiten duelarik.

Siliziozko mikroprozesadoreetan belaunaldi berriak behin eta berriz azaldu dira eta berriak aurrekoa zaharkituta utzi izan du. 1971. urtean, adibidez, Intel etxeak 4004 mikroprozesadorea plazaratu zuen eta 1997. urtean Pentium II izenekoa. Esan beharra dago bigarrenak lehenak baino 3.200 aldiz transistore gehiago zituela. Eta geroztik ere joera berari jarraitu zaio.

Dena dela, miniaturizazioaren bideak laster muga fisikoarekin egingo du topo. Izan ere, zirkuitu integratuetan elektroi-fluxuak bero handia ateratzen du eta bero hori sakabanatzeko lekua behar da. Pentium III mikroprozesadoreak, esaterako, 9,5 milioi transistore ditu eta zentimetro bat luzeko txipean daude denak. Guztia ordea, betaurrekoen zorroaren tamainako paralelepipedo beltzaren barruan dago eta paralelepipedoaren eginkizuna mikroprozesadorea hoztea da. Hori gabe eta justu atzean duen haizagailurik gabe, ordenagailua piztu orduko mikroprozesadoreak su hartuko luke.

Beroaren arazoa alde batera utzita ere, miniaturizazioak produkzio-kate sofistikatuak eskatzen ditu. Ospitaleko edozein ebakuntza-gela baino hamar aldiz esterilizatuago egon behar dute. Horien kostuak esponentzialki gora egiten du mikroprozesadoreen abiadurarekiko eta hemendik hamabost bat urtera oztopo ekonomiko larria izan daiteke.

Molekula organikoak ordenagailuan

Silize edo erdieroaleetan oinarritutako mikroelektronikaren bidetik dena den, "adimen artifizialera" iristeko bezain zirkuitu trinko eta konplexurik egiterik ez da izango. Egitura biologikoak siliziozko edozein sistema baino trinkoagoak dira eta arazoari erantzuna emateko balio dezakete. Izan ere, urteetan zehar osagai elektroniko klasikoek baino ezaugarri hobeak dituztela ikusi da. Gaur egun bi egoera (logika bitarreko 0 eta 1en parekoak) dituzten eta transistoreen antzera jokatzen duten molekulak sintetizatzen dira. Errotaxane molekula da horietako bat. Harrigarriagoa da beste molekula batzuek duten ezaugarria; izan ere, gainazal metalikoan berak bakarrik ilaran ipintzen baitira. Ezaugarri horretaz baliaturik, automatikoki (edo naturalki) lortuko lirateke zirkuitu integratuak.
Estatu Batuetan Yale Unibertsitatean beste ezaugarri bat ere aurkitu dute. Hasieran ikertzaileek uste zutenez, berez elkartutako molekuletatik elektroiak zirkularazten zirenean molekula batzuk (eroale zirenak) azkar degradatuko ziren. Baina bentzeniditiol-molekula isolatuan zirkulatutako korrontea tunel efektuzko mikroskopioaz neurtuta, honakoa egiaztatu ahal izan dute: segundoko milioi bat milioi elektroik molekula ilaran zeharkatzen duenean ez dela inolako berorik sortzen.

Neuronak ordenagailuan

Neuronekin ere aurrerapen handiak egin dira. 1995ean Max Planck Institutuko Peter Fromherz biokimikariak izainaren neurona eta transistorea elkartzea lortu zuen. Elektrikoki kitzikatutako neuronak hornitutako korronteari transistoreak erantzun egin zion. Gero arratoiaren eta barraskiloaren neuronak erabili dituzte. Azkenaldian berriz, neuronaren eta silizearen arteko halako elkarrizketa lortu da. Txiparen zati batek neurona kitzikatzen du eta beste zati batek erreakzioa erregistratzen du.

Horiek denak kontuan izanik, hemendik hamar bat urtera elektronika molekularrak siliziozko osagaien lagungarri izango dira ordenagailu hibridoetan. Baina erdieroaleen ordez molekula biologikoak erabiltzeko zientzialariek arazo nagusi bat konpondu beharko dute. Molekula horiek, edozein izaki bizidun bezala, bere bizialdian zehar zahartu eta azkenean hil egiten dira. Beraz, makina molekular edo neuronal horietako datuak memoria klasikoetara (magnetooptikoetara) pasatu beharko dira, gal ez daitezen.

ADNa ordenagailuetan

ADNa lau basetan oinarrituz kodetuta dagoelako, abako molekular gisa erabiltzen da laborategietan problema matematiko konplexuak (mikroordenagailuek ebatzi ezin dituztenak) ebazteko. ADNko milaka milioi molekulak bat-batean erreakziona dezakeelako, teorian munduko ordenagailu guztiak elkartuta baino eragiketa gehiago egingo lituzke ADN hutsez egindako ordenagailuak. Ordenagailu horiek ordea, ez dira batere erabilgarriak. Izan ere, eragiketa bakoitzerako erreakzio kimikoen sekuentzia jakin bat prestatu beharko litzateke. Ordenagailu klasikoan eragiketa bakoitzerako barruko transistore guztien jakineko konexioa egitearen parekoa izango litzateke.

Beraz, ADNko ordenagailua oraingoz ez da praktikoa eta bere kalkulu-ahalmen izugarria zientziaren edo militarren arloko premietarako (kriptografiarako, adibidez) erabiliko dela uste da.