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Ordenador de ADN (DNA)
Científicos israelíes han diseñado un equipo que puede realizar 330 billones de operaciones por segundo, más de 100000 veces la velocidad del PC actual más rápido. El secreto: se ejecuta el trabajo en el ADN (DNA).
El año pasado, investigadores del Instituto de Ciencia Weizmann en Rehovot, Israel, dieron a conocer una máquina de computación programable molecular, compuesta de enzimas y moléculas de ADN en lugar de los «chips» de silicio. Ahora, el equipo ha ido un paso más allá. En el nuevo dispositivo, la molécula de ADN que proporciona al equipo la entrada de datos también ofrece todo el combustible necesario.
El diseño se considera un paso de gigante en la informática de ADN. «Guinness World Records» reconoció la semana pasada el equipo como «el dispositivo más pequeño de la informática biológica» jamás construido. La computación de ADN está en su infancia, y sus consecuencias apenas están comenzando a ser exploradas. Sin embargo, podría transformar el futuro de las computadoras, especialmente en aplicaciones farmacéuticas y biomédicas.
Siguiendo a la Madre Naturaleza
«Nanocomputadores» bioquímicos ya existen en la naturaleza, se manifiestan en todos los seres vivos. Pero son en gran medida incontrolables por el hombre. No podemos, por ejemplo, programar un árbol para calcular los dígitos de pi. The idea of using DNA to store and process information took off in 1994 when a California scientist first used DNA in a test tube to solve a simple mathematical problem. La idea de utilizar ADN para almacenar y procesar la información se inició en 1994, cuando un científico de California utilizó ADN en un tubo de ensayo para resolver un problema matemático simple.
Desde entonces, varios grupos de investigación han propuesto modelos de computadoras de ADN, pero esos intentos se han basado en una molécula de energía llamada ATP para el combustible. «Este nuevo diseño utiliza su entrada de ADN como fuente de combustible», dijo Ehud Shapiro, quien dirigió el equipo de investigación israelí.
Pensemos en el ADN como software y enzimas como el hardware. Póngalos juntos en un tubo de ensayo. La forma en que estas moléculas sufren reacciones químicas entre sí permite operaciones simples llevadas a cabo como un subproducto de las reacciones. Los científicos dicen los dispositivos se hacen mediante el control de la composición del ADN de las moléculas software. Es un enfoque completamente diferente a empujar los electrones en torno a un circuito de estado sólido en un ordenador convencional.
To the naked eye, the DNA computer looks like clear water solution in a test tube. A simple vista, la computadora de ADN se parece a una solución de agua clara en un tubo de ensayo. There is no mechanical device. No hay ningún dispositivo mecánico. A trillion bio-molecular devices could fit into a single drop of water. Un billón de dispositivos bio-molecular podría caber en una sola gota de agua. Instead of showing up on a computer screen, results are analyzed using a technique that allows scientists to see the length of the DNA output molecule. En lugar de mostrar en una pantalla de ordenador, los resultados se analizaron mediante una técnica que permite a los científicos para ver la longitud de la molécula de ADN de salida.
«Once the input, software, and hardware molecules are mixed in a solution it operates to completion without intervention,» said David Hawksett, the science judge at Guinness World Records. «Una vez que la entrada, el software, hardware y de las moléculas se mezclan en una solución que funciona hasta el final sin intervención», dijo David Hawksett, el juez de la ciencia en el Guinness World Records. «If you want to present the output to the naked eye, human manipulation is needed.» «Si usted quiere presentar el resultado a simple vista, la manipulación humana es necesaria.»
Actualmente, el equipo de ADN sólo puede realizar funciones elementales, y no tiene aplicaciones prácticas. «Nuestro equipo es programable, pero no es universal», dijo Shapiro. «Hay tareas de computación que inherentemente no puede ejecutar.»
los dispositivos de computación de ADN podrían revolucionar los campos farmacéutico y biomédico. Some scientists predict a future where our bodies are patrolled by tiny DNA computers that monitor our well-being and release the right drugs to repair damaged or unhealthy tissue. Algunos científicos predicen un futuro donde nuestros cuerpos son patrulladas por los ordenadores de ADN pequeños que vigilar nuestro bienestar y liberación de los medicamentos adecuados para reparar el tejido dañado o insalubres.
«Las Bio-computadoras Autónomas moleculares pueden ser capaces de trabajar como médicos en una celda, que opera dentro de las células vivas y detectar anomalías en el huésped», dijo Shapiro. «Consultando sus conocimientos médicos programados, los equipos podrían responder a las anomalías mediante la síntesis y liberación de fármacos.»
Información completa en: News National Geographics
Los ordenadores biomoleculares ya son capaces de ‘pensar’ lógicamente
Los ordenadores biomoleculares, hechos de ADN y otras moléculas biológicas, sólo existen en la actualidad en un puñado de laboratorios especializados, y están lejos de ser utilizados para el almacenamiento y gestión de datos común. Sin embargo, investigadores del Laboratorio del profesor Ehud Shapiro en el Instituto Weizzman han encontrado una forma de hacer esos dispositivos microscópicos de computación más fáciles de utilizar para los usuarios, incluso en la ejecución de cálculos complejos o en la respuesta a complicadas tareas.
Shapiro y su equipo crearon el primer dispositivo informático autónomo y programable basado en ADN en el año 2001. Este aparato microscópico fue capaz de realizar sencillos cálculos como chequear una lista de ceros y unos para determinar si había un nivel constante de unos. Una nueva versión, creada en 2004, pudo detectar cáncer en un tubo de ensayo y liberó una molécula para destruirlo. Pero además de para tantear la posibilidad de que tales aparatos basados en la biología puedan un día inyectarse en el cuerpo para curar enfermedades, los ordenadores moleculares pueden concebirse para realizar millones de cáculos en paralelo.
Ahora, Shapiro y su equipo, en un estudio publicado en Nature Nanotechnology, han diseñado un programa avanzado para ordenadores biomolecualres que les habilita para ‘pensar’ lógicamente, informa Science Daily.
La serie de deducciones utilizada para este dispositivo futurista resulta remarcablemente familiar. Primero se le planteó una simple proposición planteada por Aristóteles hace más de 2000 años: “Todos somos mortales. Sócrates es un hombre. Luego, Sócrates es mortal”. Tras asociar una regla (Todos los hombres son mortales) y un hecho (Sócrates es un hombre), la respuesta del bioordenador a la pregunta ¿es Sócrates mortal? fue correcta. Posteriormente, los investigadores sometieron al bioordenador a tareas más complicadas que implicaban distintas normas y hechos, y el dispositivo fue capaz de deducir las respuestas correctas en cada ocasión.
Al mismo tiempo, el equipo creó un compilador –un programa para conectar un alto nivel de lenguaje de programación y el código de computación de ADN–. A través de la compilación, la tarea encomendada podría ser definida en algo como esto: Mortal (Sócrates)?. Para computar la respuesta, varias filamentos de ADN que representan las normas, hechos y tareas fueron reunidas por un sistema robótico y se buscó una integración en un proceso jerárquico. La respuesta fue codificada en un flash de luz verde: algunos de las filamentos tenían una versión biológica de una señal luminosa que equiparon con una molécula fluorescente natural enlazada a una proteína que mantenía esa luz cubierta. Una enzima especializada, atraída al lugar de la respuesta correcta, retiraba esa cobertura y dejaba la luz brillar. Las pequeñas gotas de agua que contienen las bases de datos biomleculares fueron capaces de responder a tareas muy intrincadas, e iluminar una combinación de colores que representaban respuestas complejas.
Fuente: Ciencia al día
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Enlaces de interés:
– Apuntes Historia Informática. Rafael Barzanallana
– Construyendo un chip molecular para computadoras
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