Nueva computadora química simula neuronas

La nueva computadora "mojada" incorpora varias propiedades de sistemas químicos recientemente descubiertas que pueden ser utilizadas para crear poder computacional.

El proyecto de US$2,5 millones durará tres años y será financiado por el programa de tecnologías emergentes de la Unión Europea.

Este programa identificó a la computación inspirada biológicamente como un campo particularmente importante y ya se han financiado varios proyectos semejantes.

Pero lo que distingue al nuevo proyecto es que éste utilizará "células" estables que poseen un recubrimiento que se forma espontáneamente, similar a las paredes de nuestras propias células, y utiliza procesos químicos para llevar a cabo un procesamiento de señales similar al de las neuronas humanas.

El objetivo, como le dijo a la BBC Klaus-Peter Zauner, investigador de la Universidad de Southampton, quien colabora en el proyecto, no es crear una computadora mejor que las convencionales sino poder computar en nuevos ambientes.

"El tipo de tecnología 'húmeda' de la información en la que estamos trabajando no tendrá aplicaciones a corto plazo en el desarrollo de programas de software para negocios", afirma el científico.

"Pero abrirá nuevos dominios de aplicaciones donde la actual tecnología de la información no ofrece soluciones, como el control de robots moleculares, control de ensamblajes químicos y fármacos inteligentes que procesen las señales químicas del organismo humano y actúen según el estado bioquímico de la célula", agrega.

LIPIDOS Y LIQUIDOS
El enfoque del grupo se basa en dos ideas críticas.

La primera es que las "células" individuales están rodeadas de una pared formada de lípidos que recubren de forma espontánea las "entrañas" líquidas de la célula.

Investigaciones recientes han demostrado que si dos de estas capas lípidas se encuentran cuando las células hacen contacto, una proteína puede formar un camino entre ellas permitiendo el paso de las moléculas de las señales químicas.

La segunda, que el interior de las células puede albergar lo que se conoce como una reacción química Belousov-Zhabotinsky o B-Z.

Las reacciones de este tipo pueden ser iniciadas cambiando la concentración de la bromina en ciertas cantidades.

Estas reacciones son inusuales por varias razones, pero para las aplicaciones de computación lo que es importante es que después de la llegada de una señal química que la inicie, la célula entra en un "período refractario" durante el cual otras señales químicas no influyen en la reacción.

Esto evita que la señal se propague sin control a través de cualquier célula conectada.

Estos sistemas autocontenidos que reaccionan bajo su propia energía química ante un estímulo tienen un análogo en la naturaleza: las neuronas.

"Cada neurona es como una computadora molecular", dice el doctor Zauner.

"La nuestra es una abstracción muy cruda de lo que las neuronas pueden hacer. Pero la esencia de las neuronas es su capacidad de "excitarse"; pueden volver a formarse con una señal y tienen su propio abastecimiento de energía para poder lanzar una nueva señal".

Esta propagación de señales químicas -junto con el "período refractario" que las mantiene contenidas dentro de una célula específica- significa que las células pueden formar redes que funcionan como el cerebro.

POSIBILIDAD REAL
Frantisek Stepanek, investigador de computación química del Instituto de Tecnología Química de Praga, afirma que trabajar en estas dos ideas juntas es un campo muy prometedor.

"Si un día deseamos construir computadoras con poderes y complejidades similares al cerebro humano, tendremos que hacerlo basándonos en la computación química o molecular", explicó el investigador a la BBC.

"Creo que este proyecto tiene una posibilidad real de llevar la computación química del concepto a la muestra práctica en un prototipo funcional".

Por su parte, el equipo europeo ya está trabajando en la forma de probar esta idea.

"Oficialmente, el proyecto comenzará en febrero", dice el doctor Zauner.

"Pero tenemos tanta curiosidad que ya enviamos algunos lípidos a nuestros colaboradores en Polonia y ellos ya lograron demostrar que las capas lípidas son estables".