¡Bienvenidos! ¿Cuál es la diferencia entre un biocomputador y un ordenador común? ¿Cómo funciona el proceso para realizar operaciones con material orgánico? Descubre varios datos curiosos sobre la biocomputación.
¿Qué es la biocomputación?
La biocomputación se refiere a dispositivos hechos con material biológico que pueden ejecutar operaciones lógicas gracias a procesos bioquímicos.
¿Cuál es la diferencia entre los bioordenadores y los ordenadores comunes?
Mientras que los ordenadores comunes usan chips para realizar operaciones lógicas, los biocomputadores usan compuestos biológicos tales como las enzimas, proteínas y el DNA.
¿Te parece curioso que estos compuestos orgánicos logren asumir el mismo rol que un chip? ¿Y cómo funciona este proceso realmente? Las enzimas actúan como unidades de cómputo, mientras que el DNA se encarga de almacenar los datos y las proteínas tienen el rol de transmitir estos datos.
A diferencia del convencional sistema binario, el DNA cuenta con 4 nucleótidos (adenina, timina, guanina y citosina) que se pueden usar para codificar información de manera estable.
¿Y cómo se traduce esto en términos de desempeño? Este sistema puede administrar una cantidad mucho mayor de datos e incluso realizar varias operaciones concomitantes.
¿Sabías que incluso los algoritmos de los ordenadores convencionales se basan en procesos biológicos?
Conceptos como la recombinación, variación y selección son empleados para buscar soluciones más eficientes. Por ejemplo: algoritmos genéticos se basan en la evolución natural para mejorar sus soluciones, ya algoritmos con una estrategia evolucionaria se perfeccionan a partir de las mutaciones.
Un ejemplo de uso de la estrategia evolucionaria es en los modelos de ia para problemas más complejos como el aprendizaje de comportamiento. Este enfoque es muy eficiente para solucionar problemas complejos, pero para ello también requiere una exhaustiva dedicación en el análisis de operadores y parámetros.
¿Te suena increíble todo esto? Resulta que la empresa Finalspark ha creado un sistema de acceso remoto a un biocomputador para facilitar los estudios sobre la biocomputación. Un servicio al estilo cloud computing, pero con un biocomputador que puede ejecutar experimentos electrofisiológicos.
Neuroplatform permite la ejecución de tests de forma remota en un biocomputador por más de 100 días. La empresa Finalspark dispone de más de 1000 cerebros organoides, se estima que éstos cerebros podrían codificar el equivalente a más de 18 terabytes. Los cerebros organoides son mini cerebros que permiten simular algunas funciones del cerebro humano.
¿Cómo logran tener siempre tejidos vivos para mantener el proyecto en funcionamiento las 24 horas del día?
Los progenitores neuronales son mantenidos en líquido criogénico, descongelados, cultivados en células madre neurales y expandidos en recipientes T25. En los agitadores orbitales se diferencian en placas P6. Posteriormente, son manualmente colocados en el MEA.
El MEA tiene 4 grupos cada cual con 8 electrodos, sumando en total 32 electrodos y es capaz de acomodar 4 organoides. Cada organoide es colocado sobre un grupo con una membrana permeable que posibilita la comunicación entre el organoide y los electrodos. Los electrodos se encargan de traducir la información.
¿Cómo se usan los procesos biológicos como algoritmos genéticos?
Los estímulos desencadenan reacciones biológicas que resultan en un compuesto biológico, este a su vez puede ser empleado como resultado de la operación indicando la presencia de algún gen específico.
¿Sabías que hoy en día ya existen biocomputadores capaces de analizar el genoma humano?
El algoritmo es capaz de diagnosticar enfermedades existentes y proponer tratamientos.
También existen estudios que emplean los biocomputadores para procesar una gran cantidad de variables y evaluar sus impactos en el medio ambiente.
Gracias a su gran capacidad de analizar enormes cantidades de datos e interpretar el genoma humano, también se estudia su uso en el tratamiento del cáncer para desarrollar planes de tratamiento más compatibles con los datos genéticos del paciente e incluso prever posibles efectos secundarios que estos podrían tener en el organismo de este individuo.
También se busca aumentar la eficiencia de enzimas y la producción de proteínas.
¿Cuáles son las ventajas de un biocomputador frente a uno normal?
Los biocomputadores presentan una eficiencia energética mucho mayor que los ordenadores convencionales y también provocan menos daño al medio ambiente.
Para que te hagas una idea, el cerebro humano dispone de más de 86 billones de neuronas y consume tan sólo 20W.
¿Cuáles son las desventajas de esta tecnología?
Como la ejecución de su algoritmo depende de procesos químicos, el entorno podría influenciar negativamente y provocar incluso fallos. Para la manipulación de compuestos biológicos también se requieren técnicas laboratoriales específicas.
Aunque sean muy prometedores, aún no presentan la misma velocidad que un ordenador convencional con chip. Cientistas de la universidad Shanghai Jiao Tong lograron desarrollar el primer biocomputador programable. En un experimento con 18 muestras genéticas, el biocomputador logró detectar correctamente cuáles eran sanas y enfermas en 2 horas.
Un dato impresionante es que aunque suene a ciencia ficción muy futurista, los estudios sobre esta tecnología han empezado ya en los años 90.
📚 Fuentes:
https://digitales-institut.de/der-aufstieg-des-biocomputers-eine-revolutionaere-technologie/
https://www.frontiersin.org/journals/artificial-intelligence/articles/10.3389/frai.2024.1376042/full
https://www.frontiersin.org/journals/artificial-intelligence/articles/10.3389/frai.2024.1376042/full
https://finalspark.com/neuroplatform/
https://comunidad-biologica.com/logran-crear-mini-cerebros-humanos-con-vasos-sanguineos-reales/
https://jabde.com/2024/07/12/playing-doom-on-a-molecular-computer/
https://www.thestack.technology/scientists-make-dna-computer-breakthrough/
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