Computadora basada en ADN calcula raíces cuadradas hasta 900: hito en computación molecular

Una computadora hecha de hebras de ADN en un tubo de ensayo puede encontrar raíces cuadradas de números cuadrados del 1 al 900. Aunque solo funciona para enteros, esta es la computadora de ADN más avanzada hasta la fecha.

El límite del silicio

Actualmente, empresas como Intel y AMD producen en masa transistores de 10 nanómetros, apenas 10 veces más anchos que las moléculas de ADN. Sin embargo, hay un límite en cuán pequeños pueden llegar estos transistores. Pronto alcanzaremos un punto en el que ya no podremos seguir fabricando dispositivos electrónicos más pequeños y eficientes.

Una de las alternativas prometedoras a las tecnologías informáticas basadas en silicio es la computación con ADN, que utiliza bioquímica, ADN y hardware de biología molecular. El campo aún está en su infancia pero promete resolver problemas que las computadoras existentes no pueden manejar.

Hasta ahora, los científicos han demostrado circuitos basados en ADN que comprenden decenas de compuertas lógicas, que pueden realizar algunas funciones lógicas básicas. Sin embargo, son incapaces de realizar operaciones matemáticas complejas.

Ahora, investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado una computadora a partir de hebras de ADN en un tubo de ensayo, que puede calcular las raíces cuadradas de números cuadrados (solo enteros) hasta 900.

Esto significa que puede encontrar la raíz cuadrada de 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49… 784, 841, 900. Esto se logra diseñando secuencias de ADN y programando reacciones de desplazamiento de hebras de ADN.

3 bloques moleculares constructivos

Para realizar el circuito lógico de raíz cuadrada de 10 bits mediante desplazamiento de hebras de ADN, el equipo de investigación desarrolló tres bloques moleculares constructivos.

1. Módulo Cognitivo: Las entradas se codifican para reconocer uno o dos nanoindicadores de ADN específicos. En palabras simples, un número se codifica en el ADN usando una combinación de 10 bloques constructivos. Las diferentes combinaciones representan diferentes números que están conectados con un marcador fluorescente.
2. Módulo Biocomputacional: La raíz cuadrada de 10 bits se realiza usando la reacción de hibridación entre diferentes combinaciones de entrada y plataforma de reacción. Altera la señal fluorescente. La raíz cuadrada del número original se extrae del color.
3. Módulo de Definición: Este módulo es necesario para umbralizar las salidas mediante señales de fluorescencia para mostrar la realización del circuito lógico de raíz cuadrada de 10 bits.

También es posible optimizar las señales de entrada a través de la retroalimentación de la salida. Esto mejorará el rendimiento en operaciones lógicas más complejas.

¿Qué sigue?

Esta computadora de ADN proporciona una programabilidad estructural única del ADN y una poderosa base de datos, abriendo nuevas vías para el desarrollo de circuitos computacionales complejos y dispositivos funcionales novedosos.

El equipo de investigación utilizará la misma técnica para simular señales analógicas o digitales para realizar una gama más amplia de cálculos de raíces cuadradas, en lugar de solo calcular raíces cuadradas de enteros.

En general, el estudio ofrece una forma más universal para aplicaciones en bioingeniería y biotecnología. Y los investigadores creen que las computadoras de ADN eventualmente reemplazarán a las computadoras basadas en silicio para el procesamiento masivo de datos y computaciones complicadas.