Un equipo internacional de científicos presentó una biocomputadora que procesa información mediante bacterias vivas y que, según sus creadores, puede resolver problemas complejos con una fracción de la memoria y los recursos que exigen los equipos electrónicos convencionales. El hallazgo, resultado de 20 años de trabajo, fue anunciado el 3 de noviembre por investigadores de la Universidad McGill, en Montreal, y publicado meses antes en la revista Nature.
Del proyecto participaron científicos de Canadá, Europa, el Reino Unido y Australia, en un trabajo que combina biología, informática e ingeniería. Según los investigadores, el dispositivo resultante podría abordar problemas que las computadoras estándar resuelven con dificultad.
“Las computadoras electrónicas, de tipo secuencial, no están pensadas ni diseñadas para resolver árboles de decisión”, explicó Dan Nicolau, profesor de bioingeniería de McGill y autor principal del estudio, en declaraciones por correo electrónico a CNET. Nicolau precisó que, si una computadora electrónica debe resolver este tipo de problemas, necesita grandes cantidades de memoria RAM.
Dos bacterias cumplen funciones distintas en el sistema
El estudio utilizó las bacterias Escherichia coli y Vibrio natriegens para ejecutar los cálculos. Los investigadores eligieron E. coli porque se desplaza a través de fluidos de manera predecible y medible, mientras que V. natriegens fue seleccionada por su capacidad de reproducirse con rapidez.
El uso de bacterias vivas, en lugar de procesamiento digital, permite que la biocomputadora resuelva problemas grandes y complejos con una fracción mínima de memoria y recursos frente a los equipos tradicionales.
Un problema matemático convertido en una red de túneles
Para poner a prueba el sistema, el equipo utilizó el llamado Problema de la Suma de Subconjuntos, un cálculo matemático que se vuelve exponencialmente más difícil a medida que aumenta el número de datos ingresados. Cuando esos datos crecen demasiado, el problema puede llevar a las computadoras tradicionales siglos, o incluso millones de años, para hallar una solución.
Los científicos tradujeron el problema en un gráfico que se ramifica en cada combinación posible de datos. A partir de ese esquema, construyeron una estructura física diminuta que reproducía esas ramificaciones mediante una red de túneles. Cada bifurcación representa un punto de decisión, y cada ruta posible dentro de los túneles equivale a una solución distinta del problema.
Las bacterias exploran múltiples caminos a la vez
Dentro de esa red de túneles, los investigadores liberaron bacterias que se reproducen con rapidez y que avanzaron por los distintos caminos, con lo que exploraron de forma simultánea numerosas rutas hacia la solución.
Aunque el proceso bacteriano es más lento que el digital, su capacidad de examinar múltiples soluciones al mismo tiempo —en lugar de hacerlo de forma secuencial, como las computadoras tradicionales— constituye la base de su eficiencia. Además, la propia reproducción bacteriana dentro de los túneles genera unidades de procesamiento adicionales cuando se requiere más potencia de cálculo.
El equipo empleó análisis automatizado de imágenes para seguir el recorrido de las bacterias y determinar qué trayectos cumplían con las condiciones del problema. También ajustaron la temperatura del sistema para evitar el hacinamiento de bacterias durante su desplazamiento por la red.
El tamaño, el principal obstáculo para correr videojuegos
Consultado sobre si el sistema podría ejecutar Doom, el videojuego de disparos en primera persona de 1993 que aficionados ya lograron correr en dispositivos tan diversos como bacterias de E. coli o termostatos, Nicolau respondió que probablemente sí sería posible, aunque con una salvedad relacionada con las dimensiones del dispositivo. “Debería ser enorme”, afirmó, dado que la lentitud de los procesadores bacterianos obligaría a construir una biocomputadora de gran tamaño para alojar suficientes bacterias.
Nicolau sostuvo que, al no requerir memoria RAM, la biocomputación podría contribuir a resolver la escasez global de ese componente y ampliar la noción misma de lo que constituye una computadora. “Una computadora es un dispositivo que acepta números de entrada y produce números de salida. Punto”, señaló. “Cualquier otro uso de la palabra computadora es, desde nuestro punto de vista, poético”.
