Ante la crisis de memoria RAM, producto del desarrollo de la Inteligencia Artificial, científicos exploran nuevas formas de solucionar la dependencia informática de chips convencionales
Montreal, Canadá.- Un equipo internacional encabezado por la Universidad McGill (Montreal, Canadá) desarrolló un dispositivo que aprovecha el desplazamiento y la multiplicación de bacterias para explorar soluciones matemáticas. El trabajo demuestra el funcionamiento del sistema a pequeña escala, pero aún no prueba una ventaja frente a la computación electrónica tradicional.
De la ecuación a un laberinto de microcanales
El estudio, difundido por McGill y publicado en ‘Microsystems & Nanoengineering’ (revista del grupo Nature), propone una alternativa que une biología, informática e ingeniería.
Los investigadores tomaron como base el Problema de la Suma de Subconjuntos: decidir si, dentro de un conjunto de números, existe una combinación cuya suma coincida con un valor objetivo. Es un problema clasificado como NP-completo, es decir, sin un algoritmo general eficiente conocido, aunque no toda instancia es necesariamente compleja.
Para resolverlo, codificaron el problema en una red física de microcanales con bifurcaciones. Cada bifurcación representa la decisión de incluir o no un número, y las salidas del circuito corresponden a las sumas posibles. Las bacterias no hacen cálculos de forma consciente; es su recorrido por esa arquitectura diseñada lo que genera el cómputo. Al poder avanzar muchas por caminos distintos al mismo tiempo, el sistema trabaja en paralelo, aunque eso por sí solo no implica que supere a los sistemas electrónicos, que también usan paralelismo.
El dispositivo se probó con Escherichia coli y Vibrio natriegens, dos especies que se distinguen por su velocidad de reproducción.
Bacterias que se duplican mientras calculan
Uno de los aportes del experimento es el uso de la división celular como motor de búsqueda. En una prueba de unos 26 minutos en una red que codificaba una suma de 42, Vibrio natriegens logró completar alrededor de dos ciclos de duplicación, incrementando el número de agentes que exploran los canales. E. coli se reprodujo más lentamente en las mismas condiciones.
Ese crecimiento aporta más exploradores, pero también genera problemas: la población puede saturar los canales, agotar nutrientes o adherirse a las paredes. El equipo monitoreó las trayectorias con análisis automatizado de imágenes y ajustó las condiciones para controlar la acumulación.
Qué pudo y qué no pudo hacer el prototipo
Con conjuntos de números primos, el sistema resolvió instancias de hasta siete elementos y sumas de hasta 42, un tamaño que cualquier computadora actual resuelve sin esfuerzo.
En una segunda prueba, usó un caso simplificado formado solo por unos, cuya red replica la estructura del triángulo de Pascal. Allí validó soluciones para hasta 100 elementos, pero se trata de un caso particular que no equivale a resolver conjuntos arbitrarios de ese tamaño.
En una red diseñada para 200 elementos, las observaciones sólo llegaron hasta la salida 175, debido a que algunos canales no se humedecieron correctamente, un fallo de fabricación del prototipo y no una prueba de límite de cálculo biológico.
Los resultados permiten estudiar el principio, pero no demuestran superioridad computacional.
Errores, fabricación y escalado: los cuellos de botella
El trabajo midió errores en las bifurcaciones: alrededor de 1.3 por ciento para E. coli y 0.3 por ciento para V. natriegens. Aunque los porcentajes parecen bajos, se acumulan con cada decisión.
Según las simulaciones del propio equipo, con una tasa de error de 1 por ciento, solo se podrían resolver instancias de 10 a 15 elementos. Para superar los 30 elementos, sería necesario bajar el error a menos de 0.01 por ciento.
La comparación con hardware convencional también muestra la brecha: para igualar el tiempo de un AMD Ryzen Threadripper en el escenario planteado por los autores, se necesitaría aproximadamente un metro cúbico de bacterias en movimiento. Es una proyección teórica del estudio, no un rendimiento experimental.
Un experimento complementario, no un reemplazo
El investigador principal, Dan Nicolau, presenta el enfoque como una herramienta complementaria para explorar problemas complejos, no como sustituto de la computación electrónica o cuántica. La universidad sugiere posibles aplicaciones futuras en biología molecular, cifrado e inteligencia artificial.
Consultado por CNET sobre si el sistema podría ejecutar el videojuego Doom, Nicolau respondió que en teoría sí, pero requeriría un sistema gigantesco por la lentitud del procesamiento bacteriano. Es una idea especulativa y no debe confundirse con otros experimentos que han usado E. coli como pantalla biológica para mostrar imágenes del juego.
También planteó que este tipo de biocomputación podría reducir la dependencia de la memoria RAM, aunque eso no significa que el prototipo actual pueda resolver la escasez comercial de memoria, ya que necesita una red física hecha a medida y equipos externos para leer los resultados.
El valor real del trabajo es demostrar que el movimiento y la reproducción de organismos vivos pueden integrarse a un sistema de cálculo. Convertirlo en una herramienta competitiva exigirá aún mejorar la fiabilidad, la fabricación y el escalado. (El Heraldo de Saltillo)
https://www.nature.com/articles/s41378-026-01341-x
