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ABC MADRID 22-03-1985 página 3
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ABC MADRID 22-03-1985 página 3

  • EdiciónABC, MADRID
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EDITADO POR PRENSA ESPAÑOLA SOCIEDAD ANÓNIMA 22 DE MARZO DE 1985 FUNDADO EN 1905 POR DON TORCUATO LUCA DE TENA STA pregunta podría formularse de otra forma: ¿Las moléculas pueden calcular? ¿las moléculas pueden utilizarse como elementos de computación? La contestación es afirmativa. La biología molecular muestra ejemplos concretos de moléculas que pueden servir para almacenar y transmitir la información. Es posible que en el futuro existan computadoras moleculares. Hace ya algún tiempo, científicos de diferentes países consideran seriamente la posibilidad de construir dispositivos de cálculo en los que moléculas orgánicas sustituirían a los transistores de silicio de los ordenadores actuales. Es decir, se trata de sustituir los chips (término anglosajón con que son conocidos umversalmente los diminutos bloques de silicio en que se hallan integrados los elementos de circuitos electrónicos) por los bíochips en e se integrarían las moléculas orgánicas. Estos ordenadores basados en el carbono, tendrían grandes ventajas sobre los actuales fundados en el silicio. Por un lado se obtendrían nuevos métodos para el tratamiento de la información, acompañados de nuevos procedimientos de enfocar el problema del reconocimiento de formas y visión artificial. Pero, además, por otro lado, la densidad de elementos de cálculo podría ser mucho mayor que la correspondiente en los chips de silicio, lo cual constituiría una superioridad tecnológica innegable. Hay que tener presente que el aumento de la densidad de los elementos integrados en los chips de silicio no puede ser indefinido. Se alcanzará un límite físico en la miniaturización, por encima del cual no se podrá pasar. En efecto, la densidad en estos chips se incrementa continuamente, y casi se duplica, cada año. Se llega a cerca de quinientos mil transistores en áreas de pocos milímetros cuadrados, con una distancia entre elementos del orden de 1,5 milésimas de milímetro. Se trata de emplear arseniuro de galio en lugar de silicio y utilizar métodos fotolitográficos de fabricación. Ello permitiría, posiblemente, alcanzar densidades mayores, llegándose a espaciados de elementos de 0,2 milésimas de milímetro. Una miniaturización mayor tropezaría con grandes dificultades, ya que podría producirse el efecto túnel entre elementos próximos, dando lugar a una pérdida de información. Además de esta limitación en el proceso de miniaturización, existe otra importante; nos referimos a la tendencia al calentamiento excesivo de los chips cuando aumenta mucho la densidad de sus elementos. Esto es un gran inconveniente difícil de soslayar en las computadoras actuales. Las dificultades que se presentan al tratar de progresar en la miniaturización, y los límites físicos que impiden seguir en este camino indefinidamente, ha hecho pensar si en lugar de seguir por el camino de la miniaturización, no sería mejor comenzar por las propias moléculas y construir, partiendo de ellas, elementos de cálculo. Mediante estos biochips sería posible, en principio, lograr elementos de circuito de dimensiones miles de veces menores que ABC los obtenidos con los chips de silicio actuales. Otra ventaja importante de los dispositivos moleculares, es el poco calor disipado en sus elementos, lo que permitiría obtener estructuras de tres dimensiones que contribuirían a incrementar la densidad posible de aquéllas. Se ha observado que algunas moléculas orgánicas pueden existir en dos o más estados electrónicos estables, los cuales dependen de la distribución de las cargas dentro de las moléculas. Así, las hemiquinonas presentan dos estados electrónicos estables, debidos a la transferencia de un enlace de hidrógeno de una parte a otra de la molécula. Aplicando a ésta una diferencia de potencial, se puede pasar de un estado electrónico a otro, constituyendo un elemento biestable. Esta posibilidad de utilizar las moléculas orgánicas fue estudiada, primeramente, por Aviran y Seiden, en 1974, que patentaron el diseño de un dispositivo molecular que funcionaría como un diodo. Es interesante señalar el sistema molecular propuesto por Cárter, utilizando ciertos polímeros conductores de la electricidad, que consisten en cadenas de carbón en zig- zag, con enlaces alternativamente sencillos y dobles. Cárter postula la existencia del solitón, perturbación en forma de onda que se propaga por el polímero, variando su configuración electrónica y logrando que los enlaces sencillos y dobles cambien de lugar en la cadena. Aunque las moléculas orgánicas son apropiadas teóricamente para la construcción de biestables, existen, sin embargo, problemas técnicos que se deben superar. Parece que la síntesis de estructuras complejas con los procedimientos convencionales no dan buenos resultados. Se debe emplear la ingeniería genética para programar microorganismos con objeto de que se produzcan las estructuras deseadas. Hasta ahora hemos considerado biochips digitales en los que moléculas orgánicas sintéticas harían el papel de conmutadores binarios, análogos a los elementos de un chip de silicio. Pero existe también otra directriz diferente de investigación, la de los biochips analógicos (no digitales) que emplearían proteínas o enzimas como elementos de computación. REDACCIÓN ADMINISTRACIÓN TALLERES- SERRANO, 61 28006- MADRID E ¿ORDENADORES MOLECULARES? EDICIÓN INTERNACIONAL Para que sus mensajes comerciales lleguen volando a ciento sesenta naciones. La forma analógica de operar de estos biochips se considera superior a la digital, cuando se trata de procesos de control y reconocimiento de caracteres. Las proteínas se podrían utilizar para construir bloques de un biochip Las proteínas tienen la aptitud de autoensamblarse en presencia de otras moléculas como la DNA (ácido desoxirribonucleico) y mediante el uso de la ingeniería genética se pueden producir bacterias u otros organismos que permiten construir el biochip utijizando su código DNA como conjunto de instrucciones. Las investigaciones en dispositivos moleculares computacionales exigen una formación interdisciplinaria y se agrupan bajo la denominación de bioelectrónica. Los investigadores pueden agruparse en los siguientes campos: a) biólogos moleculares que investigan en la construcción de bloques biológicos para la fabricación de dispositivos de cálculo; b) químicos que trabajen en sintetizar estructuras químicas que funcionen análogamente a circuitos y conmutadores en los dispositivos convencionales; c) especialistas en ordenadores con objeto de desarrollar nuevas arquitecturas que permitan simular el tratamiento de la información biológica; d) físicos e ingenieros electrónicos que trabajen en el problema del procesamiento de señales y de los órganos de entrada y de salida a escala molecular. No se ha construido aún ningún prototipo de biochip aunque se han hecho varios intentos siguiendo diferentes caminos y tratando de demostrar su posibilidad mediante experimentos que permitan realizar la biestabilidad química o el autoensamblaje de conjuntos tridimensionales de proteínas. Probablemente los primeros prototipos básicos se lograrán en las Universidades y centros de investigación. Partiendo de estos prototipos las grandes empresas y laboratorios realizarán los trabajos de desarrollo necesarios para convertir estos prototipos en dispositivos competitivos con la tecnología microelectrónica que entonces existía y en aplicaciones como visión artificial y robótica. Lograr una computadora biológica es tarea que exigirá más tiempo y posiblemente se obtendrá a primeros del próximo siglo. Sin embargo, los vaticinios, en algunas ocasiones pecan por exceso. En efecto, la experiencia nos demuestra, a veces, que las nuevas tecnologías llegan antes de lo esperado. Cuando se comenzaron las computadoras electrónicas, nadie podía imaginar su desarrollo casi increíble. Cuando yo trabajaba en el Computation Laboratory de la Universidad de Harvard (1951) la máquina que allí se construía ocupaba una gran habitación y tenía menos potencia que los microordenadores actuales. Deseo agradecer aquí, las interesantes sugerencias que, hace algún tiempo, me hizo el profesor Alberto Sois sobre estas materias. En nuestro país convendría investigar ya en estos temas para no perder el tren de los ordenadores moleculares como, desgraciadamente, nos ha ocurrido con otras tecnologías. José GARCÍA SANTESMASES

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