NeoFronteras

Computadora de ADN juega a las tres en raya

Área: Tecnología — jueves, 26 de octubre de 2006

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Análisis de resultados en el sistema MAYA-II. Foto: Molecular Computing Group.

Una computadora basada en ADN y tubos de ensayos es capaz de jugar a las tres en raya una partida completa si se le permite efectuar el primer movimiento.
Hace ya unos años se mostró el potencial de computación que presentaban las moléculas de ADN. Futuras computadoras de ADN se verían beneficiadas del altísimo poder de operaciones en paralelo que podrían efectuar, por lo que se ha planteado en serio abordar la resolución de ciertos problemas computacionales que con los modernos ordenadores no se pueden hacer. De hecho algunos de los algoritmos tenían una filosofía de fuerza bruta en la cual se ensayaban todas las combinaciones posibles. Hubo algunos éxitos, y aunque el cáculo se efectuaba de una manera rápida, la lectura del resultado era muy lenta.
En este nuevo y diferente sistema que aquí relatamos los resultados demuestran que es posible llegar a un nivel de complejidad e interactividad más alto en computación de ADN que el ya existente, y permite tener esperanzas en la construcción de detectores biomédicos o de fármacos que reaccionen sólo frente a ciertos patógenos o células del cuerpo.
Los investigadores pueden diseñar hebras de ADN específicas para imitar las operaciones lógicas que los microprocesadores de silicio de los ordenadores modernos ya efectúan. En uno de los modelos existentes una serie de recipientes son rellenados con ADN especialmente diseñado que desempeña este papel de puerta lógica. Estas puertas responden además a ciertos estímulos de un modo predispuesto por los expertos. El grupo de investigadores dirigido por Joanne Macdonald, viróloga en Columbia University, ya mostró que era posible la realización de tal sistema, al que denominaron MAYA (por estar compuestos de una formación de puertas YES y AND). Tambien mostraron que incluso podía jugar a las tres en raya bajo ciertas restricciones.
Ahora en el número de Noviembre de Nano Letters el mismo equipo reporta que la segunda versión del sistema (MAYA-II) permite a un jugador realizar “movimientos”, en el juego de las tres en raya en esta versión que usa recipientes con ADN, siempre y cuando el primer “movimiento” haya sido realizado por la computadora.
El juego de las tres en raya se utilizó como una prueba para determinados algoritmos y programas en los albores de la informática, es lógico que se utilice en el desarrollo de esta curiosa técnica computacional. Aunque jugar a las tres en raya no es algo importante, la capacidad de hacerlo muestra el potencial de la nueva técnica y permite ver si es posible crear aplicaciones prácticas.
En el juego de las tres en raya, que es muy simple, los jugadores pueden siempre forzar tablas si juega adecuadamente. Normalmente la victoria se obtiene del despiste del contrario. Una computadora siempre empata o gana en este juego.
En este caso el juego consiste en una formación de tubos de ensayo o pocillos de los que se escoge un grupo de 3×3. Cada pocillo está relleno con su propio conjunto de puertas lógicas de ADN. Cada puerta se construye de tal manera que cuando es expuesta a una combinación específica de hebras cortas de ADN (entradas o inputs) su estructura cambia de forma y entonces activa un substrato fluorescente. Para realizar un “movimiento” el jugador añade a todos los tubos una entrada (input) en forma de estas hebras de ADN que representan elegir o marcar una cuadrado o posición del tablero.
Así por ejemplo, existen hebras de ADN que representan un movimiento consistente en “marcar el cuadrado superior derecho en la primera mano”. Aunque se añade el ADN a todos los tubos, sólo uno (aquel deseado por el jugador) es al que se le activa la puerta lógica frente a esa entrada específica. Entonces ese tubo presenta fluorescencia (emisión de luz) en una de las dos frecuencias disponibles por el sistema.
Las respuestas de la computadora también producen la fluorescencia en el tubo que “marca”, pero en este caso se usa la otra frecuencia disponible. Estas respuestas están también codificadas en las puertas de los otros tubos. De este modo si el jugador humano marca el cuadrado medio izquierdo entonces esa misma entrada podría ser diseñada para activar una puerta en el cuadrado superior derecho que fluorescería a la frecuencia de la computadora.
MAYA-II necesita en total 128 tipos diferentes de hebras de ADN dispuestas en los diferentes tubos y 32 moléculas de entrada.
La meta de los investigadores es simplificar la detección de virus o cáncer de tal modo que obtener una señal sobre si una muestra contiene o no una determinada combinación de secuencias de ADN (por ejemplo procedente de un virus) sea muy fácil.
Además, este resultado abre las puertas a cálculos más complicados que el juego de las tres en raya realizados con computación de ADN.

Referencia: MAYA-II

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