Futuros computadores biolóxicos

2001/01/01 Azkune Mendia, Iñaki - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Elektronika
• Biologia
• Hardwarea

O reto da electrónica nos últimos anos é integrar a materia orgánica e os procesos biolóxicos no funcionamento dos computadores. Paira iso teñen varias razóns. En primeiro lugar, o computador aspira a ser equivalente ao cerebro humano, pero aínda ten que percorrer un longo camiño. No camiño da electrónica pódese dicir que está case até o extremo e que o silicio está no límite final.

A sílice é un elemento básico paira a elaboración de microvendedores de computador, pero comezou a mostrar as súas limitacións. O eixo da historia da informática foi a miniaturización. Os primeiros computadores acollían salas completas e só realizaban dúas operacións. Cincuenta anos despois, con todo, o computador é una pequena máquina compacta capaz de realizar multitude de operacións. A base desta marabilla foi o microprocesador. Nuns poucos milímetros cadrados de silicio ten transistores microscópicos, cada un co seu traballo particular.

Nos microprocesadores de silicio as novas xeracións apareceron repetidas e a nova deixou obsoleta á anterior. En 1971, por exemplo, Intel lanzou o microprocesador 4004 e en 1997 o Pentium II. Cabe sinalar que o segundo tiña 3.200 veces máis transistores que o primeiro. E desde entón seguiuse a mesma tendencia.

Con todo, a ruta da miniaturización pronto se atopará coa fronteira física. Isto débese a que nos circuítos integrados o fluxo de electróns extrae unha gran calor e fai falta espazo paira a súa dispersión. O microprocesador Pentium III, por exemplo, ten 9,5 millóns de transistores e todos están nun chip dun centímetro de lonxitude. Todo iso dentro do paralelepípedo negro do tamaño de fúndaa de lentes e cuxa función é arrefriar o microprocesador. Sen iso e sen o ventilador que ten detrás, o microprocesador incendiaríase nada máis acender o computador.

A pesar do problema da calor, a miniaturización esixe cadeas de produción sofisticadas. Deben estar dez veces máis esterilizados que calquera quirófano do hospital. O seu custo aumenta exponencialmente respecto da velocidade dos microprocesadores e dentro dun quince anos pode supor una barreira económica grave.

Moléculas orgánicas no computador

Aínda que pola vía da microelectrónica baseada en sílices ou semiconductores, non será posible realizar circuítos compactos e complexos que permitan chegar á "intelixencia artificial". As estruturas biolóxicas son máis compactas que calquera sistema de silicio e poden dar resposta ao problema. De feito, ao longo dos anos observouse que teñen mellores características que os compoñentes electrónicos clásicos. Actualmente sintetízanse moléculas con dous estados (iguais a 0 e 1 de lóxica binaria) que actúan de forma similar aos transistores. Una delas é a molécula de Errotaxane. É máis sorprendente a característica doutras moléculas, xa que na superficie metálica só elas colócanse en fila. Esta característica permitiría obter circuítos integrados de forma automática (ou natural).
En Estados Unidos atopouse outra característica na Universidade de Yale. Nun principio os investigadores pensaban que cando se facían circular electróns polas moléculas naturalmente unidas, algunhas delas, que eran condutoras, degradaríanse rapidamente. Con todo, medindo a corrente circulada na molécula illada de benceniditiol cun microscopio de túnel efectivo, púidose comprobar que un millón de electróns por segundo non se produce ningunha calor atravesa a molécula en fila.

As neuronas no computador

Tamén se avanzaron moito coas neuronas. En 1995 o bioquímico Peter Fromherz, do Instituto Max Planck, logrou unir neurona e transistor da peste. O transistor respondeu á corrente fornecida pola neurona excitada eléctricamente. Despois utilizáronse as neuronas da rata e o caracol. Ultimamente, con todo, conseguiuse una conversación entre neurona e sílice. Una parte do chip excita á neurona e outra parte rexistra a reacción.

Tendo en conta todas estas consideracións, dentro duns dez anos a electrónica molecular servirá de apoio a compoñentes de silicio en computadores híbridos. Pero a substitución dos semiconductores por moléculas biolóxicas obriga aos científicos a resolver un problema principal. Estas moléculas, como calquera ser vivo, envellecen ao longo da súa vida e finalmente morren. Por tanto, os datos destas máquinas moleculares ou neuronais deberán pasar a memorias clásicas (magnetoópticas) paira evitar a súa perda.

O ADN nos computadores

porque o ADN está codificado a partir das catro bases, utilízase nos laboratorios como ábaco molecular paira resolver problemas matemáticos complexos (que non poden resolver os microordenadores). Porque os miles de millóns de moléculas de ADN poden reaccionar instantaneamente, teoricamente o computador fabricado con só ADN faría máis operacións que unindo todos os computadores do mundo. Con todo, estes computadores non son nada útiles. Paira cada operación habería que preparar una secuencia concreta de reaccións químicas. Sería como una conexión concreta de todos os transistores internos paira cada operación no computador clásico.

Por tanto, considérase que o computador de ADN, polo momento, non é práctico e a súa enorme capacidade de cálculo, utilizarase paira necesidades científicas ou militares como a criptografía.