Computadoras Con ADN

Computadoras con ADN

Indice

1. Introducción

2. Cerebros virtuales

3. Bioinformática. Conceptos Generales

4. La Nueva Generación de Bioinformática

5. Química inorgánica y orgánica

6. Comportamientos emergentes de seres vivos.

7. Computación y antiguas filosofías.

8. Computadoras De ADN

9. Bibliografía

1. Introducción

Los científicos siguen dando pasos de gigante para que algún día sea posible utilizar ADN en tareas informáticas. De momento, especialistas de la University of Wisconsin-Madison han conseguido trasladar una muestra de este material genético desde el mundo flotante de un tubo de ensayo a la superficie rígida de una placa de cristal y oro.

Con ello, no es descabellado pensar que, en el futuro, el ADN pueda ser usado para llevar a cabo las mismas tareas que ahora precisan de innumerables circuitos electrónicos y silicio.

La computación mediante ADN es una tecnología aún en pañales. Expertos como Lloyd Smith buscan capitalizar la enorme capacidad de almacenamiento de información de estas moléculas biológicas, las cuales pueden efectuar operaciones similares a las de una computadora a través del uso de enzimas, catalizadores biológicos que actúan como el software que ejecuta las operaciones deseadas.

La colocación del ADN sobre una superficie sólida, alejándolo del tubo de ensayo, es un paso importante porque simplifica su manipulación y acceso. Demuestra también que será posible aumentar su complejidad para resolver mayores problemas.

En los experimentos de Wisconsin, un grupo de moléculas de ADN fueron aplicadas sobre una pequeña placa de cristal recubierta por oro. En cada experimento, el ADN fue adaptado de manera que se incluyeran todas las posibles respuestas a un problema determinado. Exponiendo las moléculas a ciertos enzimas, las moléculas con las respuestas incorrectas fueron eliminadas, dejando sólo las que poseían las contestaciones correctas.

Las moléculas de ADN pueden almacenar mucha más información que un chip convencional de computadora. Se ha estimado que un gramo de ADN secado puede contener tanta información como un billón de CD’s. Además, en una reacción bioquímica que ocurriese sobre una pequeñísima área, cientos de billones de moléculas de ADN podrían operar en concierto, creando un sistema de procesamiento en paralelo que imitaría la habilidad de la más poderosa supercomputadora.

Los chips que se emplean en las computadoras normales representan la información en series de impulsos eléctricos que emplean unos y ceros. Se usan fórmulas matemáticas para manipular el código binario y alcanzar la respuesta. La computación por ADN, por su parte, depende de información representada como un patrón de moléculas organizadas en un hilo de ADN. Ciertos enzimas son capaces de leer este código, copiarlo y manipularlo en formas que se pueden predecir.

La computación convencional mediante chips está alcanzando los límites de la miniaturización. El ADN es una de las alternativas a estudiar seriamente.

Motorola y Packard suman fuerzas para fabricar "biochips"

CHICAGO (Reuters) -- Las compañías estadounidenses Motorola y Packard Instruments sumaron el lunes 29/6/98 fuerzas con el laboratorio gubernamental Argonne National Laboratory para producir cantidades masivas de "biochips", se anunció el lunes en Chicago.

Los biochips son dispositivos similares a los microchips de computadoras, aunque con una amplia variedad de funciones para la medicina y la agricultura.

Igual que sucede con los circuitos de las computadoras, que son capaces de calcular millones de operaciones matemáticas en sólo un segundo, los biochips realizan millones de reacciones biológicas, como decodificar genes, en cuestión de segundos.

Motorola desarrollará el proceso de fabricación de los circuitos y Packard BioScience, se ocupará de fabricar los instrumentos con los que probar dichos biochips.

Los biochips podrían costar inicialmente unos 100 dólares cada uno, aunque su valor caería eventualmente hasta un dólar o quizás menos.

Argonne dijo que la academia rusa de ciencia, el Instituto de Biología Molecular Englehardt, de Moscú, proporcionaría unas 19 invenciones relacionadas con los microchips biológicos.

Motorola y Packard aportarán 19 millones de dólares en un período de cinco años para respaldar sus investigaciones. Las licencias de las invenciones de Argonne serán exclusivamente para las dos compañías.

Los biochips utilizan tecnología de "microgel", en la que estructuras microscópicas, unas 10.000 o más en una superficie de vidrio de un soporte de microscopio, actuarán como diminutos tubos de ensayo.

Dentro de cada estructura de microgel, los componentes químicos pueden ser probados contra objetivos biológicos para buscar respuestas a cuestiones como la secuencia del ADN (el ácido desoxirribonucleico), las variaciones genéticas, la expresión de los genes, la interacción de las proteínas y la respuesta inmunológica.

Los chips funcionan mucho más rápido que los métodos convencionales.

"En lugar de leer el ADN en base a cada `letra' o `palabra', los biochips leen frases enteras de una sola vez", explicó el biólogo Andrei Mirzabekov, cuyas investigaciones en los laboratorios Argonne y Engelhardt permitieron desarrollar los biochips.

En una conferencia telefónica, el secretario estadounidense de Energía, Federico Peña, definió el plan como de "especial importancia para los estadounidenses".

El Departamento de Energía financia experimentos junto con el Proyecto del Genoma Humano, que busca crear para el año 2005 un mapa de todo el juego de cromosomas humanos.

Peña dijo además que esto podría ser el nacimiento de una industria de miles de millones de dólares.

Computadoras que aprenden a pensar

Las palabras 'tonto útil' pueden sonar ofensivas si se refieren a una persona, pero es la absoluta realidad cuando hablamos de una computadora. Sí, los ordenadores personales son 'tontos útiles' porque ayudan a resolver muchos problemas, pero no se les puede pedir que realicen cosas por su cuenta; es decir, que resuelvan problemas con un razonamiento. Ejemplos no faltan: si una computadora no tiene un programa indicado para realizar cierta función, no habrá manera de que lo haga y si tiene el programa, sólo hará lo que el programa tenga definido (por ello, los videojuegos siempre serán derrotados: el jugador, tarde o temprano descubrirá todas las posiblidades del programa y siempre ganará).

Desde hace 15 años, la idea de crear inteligencia artificial se ha convertido cada vez más en una realidad tangible, tanto, que ya Oscar Chang ha desarrollado, aquí en Venezuela, un programa de computación en el que unas abejas virtuales llegan a optimizar su cerebro para volar perfectamente y llegar al sitio indicado. En otras palabras, Chang logró que estas abejas pudieran 'aprender' y conseguir la mejor respuesta.

Volver a la naturaleza

Oscar Chang, quien se ha destacado en la construcción de robots animados como los dinosaurios del Museo de Ciencias, señala que los expertos en computación se dieron cuenta _a mediados de los ochenta_ que existían problemas que no podían resolverse con los diseños de programas existentes. 'Por eso, comenzaron a desarrollar lo que se llama las redes neurales artificiales (el diseño de hacer que varias neuronas dentro de una computadora funcione exactamente como en el mundo real)'.

Chang señala que una vez desarrolladas estas 'neuronas de bites', el reto siguiente de los investigadores fue hacer que éstas lograran aprender, como ocurre con ciertos seres vivos evolucionados.

Explica que este principio se encuentra en todos los ejercicios de inteligencia artificial que se han desarrollado con éxito en los últimos tiempos: desde los juegos de computación que van mejorando de los errores hasta la monstruosa Deep Blue, la máquina que logró vencer al campeón del ajedrez Kasparov.

2. Cerebros virtuales

La última generación en inteligencia artificial se llama 'algoritmos genéticos', en el que la computadora no sólo simula el funcionamiento neural biológico, sino que establece también cadenas de ADN (ácido desoxirribonucleico) para establecer, como ocurre en la naturaleza, características especiales, que en el caso de las abejas virtuales de Chang, es la conformación neuronal de cada insecto.

Luego, la computadora hace que las abejas se mezclen y dejen descendencia (bajo los parámetros de que vuelen bien y utilicen las menores conexiones neurales posibles). Luego de varias mezclas y un número considerable de descendencia, se comprueba también la teoría de la evolución de Darwin, que señala que sólo los mejores perduran.

Es cuestión de tiempo para que las computadoras sean más inteligentes que el hombre.

Construye la NASA una Computadora del tamaño de una Molécula de Proteína.

Ingenieros de la NASA trabajan en el diseño de computadoras del tamaño de una molécula de proteína, que servirán para rastrear y reparar daños celulares en el organismo humano.

Meyya Meyyappan para Nanotecnología de la NASA, explicó que los “minúsculos médicos robots” que entrarán al torrente sanguíneo serán creados para reparar las lesiones causadas por accidentes, enfermedades, atacar virus y bacterias, así como eliminar células cancerosas.

Explicó que aunque todavía no hay ningún nanorrobot en funcionamiento (con un tamaño

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