Crean el primer ordenador molecular capaz de procesar en paralelo

Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Tsukuba, en Japón, ha conseguido crear el ordenador más pequeño del mundo, formado por sólo 17 moléculas.

El invento es en realidad una máquina molecular que puede realizar procesamientos en paralelo, es decir, ejecutar de manera simultánea varias órdenes. Esta máquina multi- tareas se auto-ensambló sobre una superficie de oro a partir de 17 moléculas de una sustancia química utilizada en nanotecnología, denominada duroquinona.

Tal y como explica CosmicLog, este ordenador sería un nuevo logro de la nanotecnología, campo de las ciencias aplicadas que se dedica al control y manipulación de la materia a nivel de átomos y moléculas. MSBN ha elaborado un interesante video explicativo.

Procesamiento en paralelo

Dieciséis de las moléculas forman un anillo alrededor de una molécula central, que es la unidad de control de la máquina. Para introducir una orden, se hace “titilar” eléctricamente dicha molécula central utilizando para ello un microscopio de efecto túnel.

Este microscopio permite no sólo visualizar superficies a escala del átomo, sino también manipularlas gracias a una finísima aguja capaz de actuar a nivel atómico, incorporada a su estructura. Una vez activada, la molécula central envía sus órdenes al resto de las moléculas periféricas al mismo tiempo, según explica al respecto The Thelegraph. Este nano ordenador es entonces capaz de tomar 4^16 estados diferentes, es decir, cerca de 4,3 mil millones de combinaciones posibles, aunque al menos en principio algunas de ellas serían demasiado inestables.

En la publicación especializada Proceedings of the National Academy of Sciences, los científicos creadores de la máquina, Anirban Bandyopadhyay y Somobrata Acharya, del International Center for Young Scientists de Japón, explican que cada una de las moléculas es en realidad una máquina lógica.

La comunicación en paralelo que puede desarrollar esta máquina lógica representa un avance conceptual significativo en comparación con los procesadores más rápidos existentes en la actualidad, que ejecutan sólo una instrucción cada vez.

Imitando al cerebro

Según declaraciones de los científicos para la CosmicLog, la arquitectura de este micro-ordenador sería similar a la de la red neuronal del cerebro humano, ya que el ensamblado de la máquina se hizo imitando la manera en que las células gliales funcionan para hacer circular las órdenes por el sistema nervioso.

Este tipo de comunicación de “uno a muchos” resulta esencial para el cerebro, y los científicos computacionales han señalado durante décadas que, de poderse aplicar a la computación, podría revolucionar la manera en que las máquinas puedan llegar a “pensar”.

Esta ordenador molecular abre importantes posibilidades para los tratamientos médicos. Por ejemplo, en el futuro, según sus creadores, no se necesitará cirugía para curar los tumores cerebrales. Simplemente, se inyectará en el organismo sangre que contenga las máquinas moleculares, y éstas acudirán al lugar concreto para tratarlo.

Es decir, nanochips que contengan los ordenadores nanométricos llegarán al sitio donde “noten” que un tumor está activo, y allí comenzarán a producir moléculas de quimioterapia a pequeña escala. Cuando el tumor haya sido curado, las máquinas podrán auto-desconectarse.

Cuestiones pendientes y futuro

Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer hasta que esto sea posible. Quedan pendientes cuestiones como, por ejemplo, el tamaño del microscopio de efecto túnel, que no resultaría práctico para conocer los resultados de un nano ordenador o para cosechar las sustancias químicas producidas por las nano-fábricas.

Por tanto, habría que desarrollar otros métodos de control, como lectores ópticos para nano-ordenadores. De cualquier forma, Bandyopadhyay afirma que seguirán avanzando y que, en un futuro próximo, planean transformar la rueda bidimensional de 16 moléculas en una esfera tridimensional formada por 1024 moléculas. Ésta será capaz de ejecutar 1.024 instrucciones a la vez, alcanzando en teoría un total de 4^1024 combinaciones posibles.

La nanotecnología es una ciencia que va avanzando cada día y que promete importantes logros. Sus futuras aplicaciones no sólo se desarrollarán en el sector de la medicina, sino que prometen abarcar desde el almacenamiento, la producción y la conversión de energía o la producción agrícola, hasta la generación de armamento y sistemas de defensa en el sector militar.