Investigadores crean computadora molecular de ADN sin electricidad ni cables

En un laboratorio de la Universidad de Maynooth, en Irlanda, investigadores han construido una máquina de calcular que no necesita enchufes, ni circuitos de silicio, ni siquiera un interruptor de encendido. En su lugar, utiliza hebras de ADN suspendidas en una gota de agua salada. Un pulso inicial de calor pone todo en movimiento. Mientras el líquido se enfría lentamente, miles de millones de moléculas microscópicas se desplazan, chocan entre sí y se reorganizan en patrones que contienen la respuesta a un problema matemático.

El equipo dirigido por la doctora Abeer Eshra y el profesor Damien Woods logró lo que hasta ahora parecía un ejercicio teórico: una computadora molecular capaz de ejecutar operaciones reales. No son cálculos triviales. El sistema resolvió sumas simples como 10 + 3 en treinta segundos. Cuando enfrentó una suma más exigente —números de hasta 34 millones, codificados en 100 bits— tardó aproximadamente catorce horas. Luego, en un gesto que subraya la eficiencia del método, los investigadores reutilizaron la misma gota de líquido para veinticinco cálculos consecutivos sin que el rendimiento se degradara.

La arquitectura del sistema es elegante en su simplicidad. Fragmentos cortos de ADN flotan dentro de un andamiaje molecular más largo, todo contenido en una solución acuosa. Cuando llega el calor, las hebras comienzan a interactuar. A medida que la temperatura desciende, se autoensamblan en configuraciones específicas. Esas configuraciones no son solo un reflejo del cálculo: son la respuesta misma. No hay un procesador separado que interprete el resultado. No hay pantalla que lo muestre. La estructura molecular es el resultado. "Una pequeña gota de líquido contiene miles de millones, y a veces billones, de hebras de ADN. Estas hebras interactúan entre sí para producir un resultado", explicó Eshra. Lo que distingue este trabajo de intentos anteriores es que funciona sin inyecciones continuas de energía. Una vez que el pulso inicial de calor ha hecho su trabajo, el sistema se resuelve a sí mismo.

Esta investigación llega en un momento en que el costo energético de la computación convencional se ha vuelto insostenible. En Irlanda, los centros de datos consumen el 23 por ciento de todo el suministro eléctrico nacional. En todo el mundo, la infraestructura digital devora cantidades crecientes de electricidad. Woods señaló que la humanidad ha estado mirando en una sola dirección durante décadas: "Hemos estado limitados al ver solo un tipo de computadora, pero existen otros ejemplos a nuestro alrededor, incluido nuestro cerebro". La computación biológica no es una idea nueva, pero hasta ahora ha permanecido en los márgenes. Equipos del Instituto de Tecnología de California han desarrollado redes neuronales de ADN que pueden reconocer dígitos escritos a mano. Ahora Maynooth ha demostrado que el cómputo molecular puede manejar operaciones aritméticas de verdadera complejidad.

El trabajo no pretende competir con los procesadores de silicio en velocidad bruta. Una computadora convencional resolvería esos mismos cálculos en milisegundos. Pero Eshra fue clara sobre lo que sí logra: "La reacción ocurre rápido en el tubo de ensayo, aunque no tan rápido como el silicio, ni pretende serlo. Pero comparado con otras computadoras de ADN, la nuestra es la más veloz". El equipo ha recibido una subvención de cuatro millones de euros del Consejo Europeo de Innovación para desarrollar aplicaciones prácticas. El proyecto, llamado DISCO, busca identificar problemas que los chips electrónicos convencionales no pueden resolver eficientemente, o que requieren tanto poder que el costo energético se vuelve prohibitivo. La pregunta ahora es qué tipo de trabajo podría ser mejor realizado por máquinas que funcionan con calor y química en lugar de electricidad y silicio.