El ADN es la nueva arquitectura de la computación
Pedro Baños
El ADN es el modo de almacenaje de información más completo y eficiente que ha alumbrado los ordenadores biomoleculares y redes neuronales artificiales con arquitectura genética: podrían insertarse en el cerebro humano con toda la información contenida en una biblioteca.
Aunque nos pueda parecer una fantasía propia de la mente más calenturienta, lo cierto es que ya existen procedimientos para convertir códigos binarios en secuencias de ADN. Es decir, gracias a las similitudes entre estos códigos binarios y los genéticos, es posible traducir información digital binaria en una secuencia de ADN. Increíble ¿verdad?
En este sentido, podemos decir que uno de los principales avances de la integración biológica en el ámbito de la computación han sido los ordenadores de ADN. Estos ordenadores biológicos son exactamente lo que sugiere su nombre: ingenios que utilizan secuencias de ADN para formar arquitecturas paralelas de cómputo.
Esta fusión entre informática y biología nos puede parecer nueva, pero se lleva desarrollando desde 1994, cuando el biólogo molecular estadounidense Leonard Adleman construyó el primer ordenador con este tipo de almacenamiento de información.
A diferencia de los ordenadores electrónicos, que utilizan el código binario para almacenar información, el de ADN emplea un código con cuatro elementos: adenina, tiamina, guanina y citosina.
Los últimos experimentos con estos ordenadores biomoleculares son muy prometedores y se espera que sus capacidades sobrepasen exponencialmente a los basados en códigos binarios. ¡No tardarán en estar en nuestras casas sustituyendo a los electrónicos!
ADN e información
Durante milenios, los seres humanos hemos almacenado el conocimiento en libros o similares sistemas analógicos, pero nunca en un material orgánico. Ahora se sabe que el ADN es el modo de almacenaje de información más complejo y eficiente.
Para hacernos una idea, se estima que cada secuencia de ADN contiene más información que el disco duro de un ordenador doméstico, unos seis gigabytes. Para demostrar la capacidad de este sistema de codificación, durante las pruebas iniciales se insertaron canciones; las primeras fueron “Smoke on the Water” de Deep Purple y “Tutu” de Miles Davis. Ante el éxito conseguido, ya hay grupos musicales que han lanzado su disco en una secuencia de ADN.
Sin duda, la versatilidad de la programación en ADN será el principio de una nueva generación de inteligencia artificial basada en la biología molecular, una revolución tecnológica de alcance imprevisible[1].
Por el momento, en internet ya es posible encontrar empresas que ofrecen crear ADN sintético con la codificación que desee el cliente: adquirir ADN con información concreta para introducirlo en una bacteria a la que se quiere modificar su comportamiento. ¡O hacerse con el último álbum de un grupo musical en formato ADN!
Por otro lado, estas modificaciones del ADN, que no son costosas ni precisan ser realizadas en avanzados laboratorios, son el primer eslabón para enlazar los organismos biológicos con los dispositivos electrónicos.
Además de que un ordenador emplee secuencias sintetizadas de ADN para realizar cómputos, ofrece la posibilidad de, en un futuro no muy lejano, diseñar un nuevo cerebro humano que mejore su funcionamiento.
Asimismo, ante el gran descubrimiento que significa la fusión de la informática con un elemento orgánico como el ADN, es de suponer que pronto veremos tecnología híbrida más allá de los cíborgs “electrónicos”, pues tendrá una base biológica.
Redes neuronales en ADN
Un paso más allá ha sido la creación de redes neuronales artificiales basadas en ADN. Lulu Qian, profesora de bioingeniería en el Instituto de Tecnología de California y pionera en la investigación de esta nueva computación biológica, ha logrado crear circuitos bioquímicos sintéticos capaces de procesar información a nivel molecular, redes de ADN que comparten información simulando ser una red neuronal, generando así una memoria asociativa.
Según la propia investigadora, “los resultados sugieren que los filamentos de ADN en cascada pueden ser usados para dotar a sistemas químicos autónomos de la capacidad de reconocer patrones de comportamiento molecular, tomar decisiones y responder a los estímulos del entorno”[2].
Este descubrimiento ha reconvertido la biología del ADN en un sistema con un programa específico, que posibilita aplicaciones muy diversas en muchos campos. De este modo, al crearse inteligencia artificial partiendo de elementos moleculares orgánicos, la biotecnología ha fusionado dos conceptos como tecnología y biología que parecían antagónicos, dando lugar al nacimiento de la biología sintética.
Sin la menor duda, el descubrimiento de la relación entre la codificación genética y la binaria supone un avance sin igual en la historia de la humanidad. Las iniciativas transhumanistas se han marcado el objetivo de insertar en el cuerpo humano ADN que contenga la información de toda una biblioteca, así como encontrar la forma de reproducirla en el cerebro. ¿Qué nos quedará por ver?
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Referencias
[1] Woods, Damien, et al. Diverse and robust molecular algorithms using reprogrammable DNA self-assembly. Nature 567:366-372. 2019.
[2] Qian, Lulu, et al. Neural network computation with DNA strand displacement cascades. Nature 475:368-372. 2011.
Foto: CreativeArt. Freepik.
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