Computación ADN
Páginas: 5 (1204 palabras)
Publicado: 8 de febrero de 2015
Los procesos que ocurren en los seres vivos constituyen algunos de los mecanismos más eficientes para procesar información. El código genético es una de las maquinarias más eficientes y compactas para procesarla y almacenarla. De ahí el creciente interés que la biología ha despertado a los investigadores de las ciencias computacionales en los últimos años.
Los materiales transductoresorgánicos, como algunas células que generan electricidad químicamente en respuesta a estímulos, han dado pauta para buscar nuevas formas de cómputo, como la aplicación de neuronas naturales implantadas sobre placas electrónicas.
Comportamiento del ácido desoxirribonucleico (ADN)
En años recientes ha crecido el interés en evaluar y aplicar el potencial de la biología molecular para realizarcómputo. Es decir, se pretende aprovechar el comportamiento natural del ADN para implementar directamente sobre moléculas orgánicasalgunos algoritmos computacionales que tradicionalmente han sido aplicados en hardware electrónico. En general, este paradigma consiste en aplicar un lenguaje “bioquímico” a ciertas moléculas de ADN, cuyo comportamiento (espontáneo, o manipulado en algunos casos) pueda generarresultados útiles desde el punto de vista de la computabilidad de funciones matemáticas.
Luis Arturo Medrano Soto1 ha dicho que “la maquinaria celular lee y escribe a lo largo del ADN“. Basándonos en esto, podemos ver una clara semejanza con el funcionamiento de la MT2, que escribe a lo largo de una cinta. Partiendo de esta semejanza, aparentemente superficial y coincidental, podríandesarrollarse algunas ideas de mayor interés. Por ejemplo, se podría aplicar el modelo de MT para manipular directamente el código genético. Del mismo modo, el funcionamiento del código genético podría analogizarse con una MT, con lo cual podrían desarrollarse nuevas formas de cómputo. En otras palabras, esta semejanza podría ser benéfica en ambas áreas: tanto en la genómica como en la computación, dándoseuna retroalimentación muy valiosa.
Un trabajo muy citado en el joven campo de la Computación Molecular, es el realizado por Leonard M. Adleman3, publicado en 1994. En su trabajo, Adleman describe el cómputo molecular de soluciones de problemas de combinatoria. Según Yali Friedman4, investigador del área, esa fue la primera implementación de una computadora basada en ADN. En particular, elexperimento de Adleman logró resolver el problema de la Ruta Hamiltoniana para una pequeña cantidad de nodos. Este problema consiste en hallar una ruta que recorra todos los nodos de un grafo, pasando sólo una vez por cada uno de ellos. El problema resulta muy difícil para las computadoras convencionales porque es de tiempo polinomial no determinístico, o sea, de tipo NP (no polinomial). Los problemasNP son intratables con computadoras determinísticas, que son las convencionales, de tipo serial; pero pueden resolverse usando computadoras no determinísticas, o sea, masivamente paralelas. Viendo al ADN como computadora, podría considerársele de tipo no determinístico. Según Friedman, Adleman eligió el problema de la Ruta Hamiltoniana porque es específicamente del tipo NP-completo, y todos losproblemas NP pueden reducirse a alguna forma del problema de la Ruta Hamiltoniana.
El 11 de noviembre de 1994, un artículo en Science5 describía la “Computación Molecular da Soluciones a Problemas Combinatorios”. Esta fue la primera implementación de una computadora basada en ADN, y el título se refiere a que un problema que requiere buscar varias posibles soluciones (un problema combinatorio)fue resuelto con moléculas de ADN.
Aún con su respectiva complejidad, las operaciones biológicas y matemáticas tienen algunas similitudes:
La muy compleja estructura de un ser viviente es el resultado de aplicar operaciones simples a la información inicial codificada en una secuencia de ADN (genes).
Todos los problemas matemáticos complejos se pueden reducir a operaciones simples como la...
Los materiales transductoresorgánicos, como algunas células que generan electricidad químicamente en respuesta a estímulos, han dado pauta para buscar nuevas formas de cómputo, como la aplicación de neuronas naturales implantadas sobre placas electrónicas.
Comportamiento del ácido desoxirribonucleico (ADN)
En años recientes ha crecido el interés en evaluar y aplicar el potencial de la biología molecular para realizarcómputo. Es decir, se pretende aprovechar el comportamiento natural del ADN para implementar directamente sobre moléculas orgánicasalgunos algoritmos computacionales que tradicionalmente han sido aplicados en hardware electrónico. En general, este paradigma consiste en aplicar un lenguaje “bioquímico” a ciertas moléculas de ADN, cuyo comportamiento (espontáneo, o manipulado en algunos casos) pueda generarresultados útiles desde el punto de vista de la computabilidad de funciones matemáticas.
Luis Arturo Medrano Soto1 ha dicho que “la maquinaria celular lee y escribe a lo largo del ADN“. Basándonos en esto, podemos ver una clara semejanza con el funcionamiento de la MT2, que escribe a lo largo de una cinta. Partiendo de esta semejanza, aparentemente superficial y coincidental, podríandesarrollarse algunas ideas de mayor interés. Por ejemplo, se podría aplicar el modelo de MT para manipular directamente el código genético. Del mismo modo, el funcionamiento del código genético podría analogizarse con una MT, con lo cual podrían desarrollarse nuevas formas de cómputo. En otras palabras, esta semejanza podría ser benéfica en ambas áreas: tanto en la genómica como en la computación, dándoseuna retroalimentación muy valiosa.
Un trabajo muy citado en el joven campo de la Computación Molecular, es el realizado por Leonard M. Adleman3, publicado en 1994. En su trabajo, Adleman describe el cómputo molecular de soluciones de problemas de combinatoria. Según Yali Friedman4, investigador del área, esa fue la primera implementación de una computadora basada en ADN. En particular, elexperimento de Adleman logró resolver el problema de la Ruta Hamiltoniana para una pequeña cantidad de nodos. Este problema consiste en hallar una ruta que recorra todos los nodos de un grafo, pasando sólo una vez por cada uno de ellos. El problema resulta muy difícil para las computadoras convencionales porque es de tiempo polinomial no determinístico, o sea, de tipo NP (no polinomial). Los problemasNP son intratables con computadoras determinísticas, que son las convencionales, de tipo serial; pero pueden resolverse usando computadoras no determinísticas, o sea, masivamente paralelas. Viendo al ADN como computadora, podría considerársele de tipo no determinístico. Según Friedman, Adleman eligió el problema de la Ruta Hamiltoniana porque es específicamente del tipo NP-completo, y todos losproblemas NP pueden reducirse a alguna forma del problema de la Ruta Hamiltoniana.
El 11 de noviembre de 1994, un artículo en Science5 describía la “Computación Molecular da Soluciones a Problemas Combinatorios”. Esta fue la primera implementación de una computadora basada en ADN, y el título se refiere a que un problema que requiere buscar varias posibles soluciones (un problema combinatorio)fue resuelto con moléculas de ADN.
Aún con su respectiva complejidad, las operaciones biológicas y matemáticas tienen algunas similitudes:
La muy compleja estructura de un ser viviente es el resultado de aplicar operaciones simples a la información inicial codificada en una secuencia de ADN (genes).
Todos los problemas matemáticos complejos se pueden reducir a operaciones simples como la...
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