Tendencias21

Crean un ordenador que funciona con gotas de agua

Científicos de la Universidad de Stanford han combinado la computación y la dinámica de fluidos para idear un computador síncrono que funciona con gotas de agua en lugar de con bits. El sistema es capaz de ejecutar cálculos como un ordenador tradicional y sirve para procesar materia (en lugar de información). En un futuro, podría funcionar como un laboratorio de química y de biología de alto rendimiento. Por Marta Lorenzo.

Crean un ordenador que funciona con gotas de agua

Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) ha desarrollado un computador síncrono (cuyas señales se generan de manera sincronizada) con una propiedad muy especial: en lugar de funcionar con los clásicos bits de información, lo hace con gotas de agua.

El origen de la idea surgió hace unos años de la mente del bioingeniero de dicha Universidad, Manu Prakash, especializado en el estudio de la dinámica de las gotas de los fluidos.

Prakash quería crear una clase completamente nueva de ordenadores capaces de ejecutar cálculos, pero no para procesar información (los bits ya mencionados), sino que para procesar materia.  

En qué consiste

En la computadora “de agua” creada, por tanto, pequeñas gotas de agua son manipuladas siguiendo la misma técnica con que se manipulan los bits de información de un ordenador electrónico.

Las gotas, como los bits, también se mueven  por un circuito, que en este caso está formado por matrices de barras de hierro diminutas tapadas por un vidrio. En medio de ambas capas, se introdujo una capa de aceite. En este conjunto, los investigadores inyectan cuidadosamente gotas de agua que han sido imbuidas con pequeñísimas nanopartículas magnéticas.    

Estas nanopartículas hacen que las gotas de agua sean sensibles a los campos magnéticos de un ‘reloj’ que haría el papel de los relojes computacionales que dirigen la señalización de los ordenadores electrónicos. El reloj consiste en unas bovinas de metal giratorias que, al moverse, generan un campo magnético.

Cada vez que este campo magnético se invierte, las gotas introducidas en el circuito van modificando su comportamiento. En concreto, cada rotación del campo cuenta como un ciclo de reloj que condiciona el comportamiento de las gotas.  El reloj asegura así que todas ellas se muevan en perfecta sincronía y, por tanto, que el sistema pueda funcionar prácticamente sin error.

Entretanto, una cámara va registrando las interacciones entre las gotitas individuales, lo que permite observar los procesos en tiempo real. La presencia o ausencia de una gotita representa los 1s y 0s del código binario de los ordenadores electrónicos. Este computador síncrono “de agua” puede hacer así todas las operaciones lógicas que haría cualquier ordenador tradicional.

Por otra parte, a pesar de que los chips o circuitos creados tienen el tamaño de medio sello de correos y las gotitas son más pequeñas que las semillas de amapola, todo se podría reducir aún más. Asimismo, con un solo campo magnético se podrían controlar millones de gotas al mismo tiempo. Por tanto, este sistema podría ser excepcionalmente escalable, afirman los investigadores.

Procesar materia e información

Los científicos reconocen que el ordenador de gotas es significativamente más lento que un ordenador electrónico, por lo que no aspiran a competir con este tipo de procesadores. En realidad, el sistema está pensado para un fin sorprendente: procesar materia al tiempo que se procesa información, afirman.

De este modo, podría funcionar como un laboratorio de química y de biología de alto rendimiento. Gracias a él, en lugar de tener que generar reacciones en tubos de ensayo, cada gota podría llevar productos químicos convirtiéndose en sí en tubo de ensayo. El ordenador ofrecería un control sin precedentes sobre las gotas, para extraer de ellas toda la información.

Desde la perspectiva de la ciencia básica, el trabajo abre asimismo una nueva forma de pensar sobre la computación aplicada al mundo físico: hasta ahora, los aspectos físicos de los bits de información nunca habían sido explotados como una nueva forma de manipulación de la materia a mesoescala (a entre 10 micras y 1 milímetro).

Por último, dado que el sistema es extremadamente robusto y el equipo ha descubierto normas de diseño universal, Prakash planea hacer una herramienta de diseño para estos circuitos de gotas, y ponerla a disposición del público.

Cualquier grupo de personas podrá entonces improvisar los bloques lógicos básicos y hacer cualquier circuito complejo de gotas que desee. Los científicos dan todos los detalles del sistema en un artículo aparecido en la revista Nature Physics.

Referencia bibliográfica:

Georgios Katsikis, James S. Cybulski, Manu Prakash. Synchronous universal droplet logic and control. Nature Physics (2015). DOI: 10.1038/nphys3341.
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Nuevas evidencias confirman la presencia de antiguos lagos y cuerpos de agua líquida en Marte 23 enero, 2025
    Imágenes tomadas por el rover Curiosity de la NASA muestran firmas geológicas de antiguos lagos y estanques de agua líquida en Marte, que habrían estado abiertos al aire marciano y sin agua congelada. Los especialistas indican que los rastros en forma de ondas que muestran los viejos cursos de agua se formaron hace unos 3,7 […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Las misteriosas ráfagas de radio rápidas podrían nacer en galaxias antiguas y muertas 23 enero, 2025
    Los astrónomos están dejando atrás la idea de que las ráfagas de radio rápidas (FRB) emanan únicamente de regiones de formación estelar activa o galaxias jóvenes: nuevas evidencias observacionales sugieren que los orígenes de estos enigmáticos eventos cósmicos podrían ser más diversos, incluyendo incluso a galaxias antiguas y sin actividad.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿Fue la Edad del Hierro un período histórico matriarcal? 23 enero, 2025
    Genetistas y arqueólogos han descubierto a través del análisis de ADN antiguo evidencia convincente que sugiere que la Edad del Hierro de Gran Bretaña puede haber sido aún más matriarcal de aquello que se pensaba anteriormente: las tierras se transmitían a la descendencia femenina, por ejemplo, siendo la primera vez que se documenta este tipo […]
    Redacción T21
  • Un enorme objeto interestelar modificó para siempre a nuestro Sistema Solar 22 enero, 2025
    Un estudio sugiere que es posible que un objeto de origen interestelar de enorme tamaño y peso se introdujera en el Sistema Solar al principio de su formación, dejando una huella imborrable en las órbitas planetarias, antes de desviarse nuevamente hacia otros confines del Universo. El visitante fugaz podría haber tenido características similares al misterioso […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Cada vez más cerca de la energía limpia e ilimitada: el “Sol artificial” de China rompe un nuevo récord 22 enero, 2025
    La posibilidad de disfrutar de una fuente energética limpia e inagotable está más cerca de ser una realidad, luego que este lunes 20 de enero el Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), el reactor de fusión experimental conocido como el “Sol artificial” chino, rompiera un nuevo récord de producción de plasma: superó en más del doble […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La costumbre de orinar en grupos provendría de los monos 22 enero, 2025
    Las personas generalmente van al baño en grupos: según una nueva investigación, los chimpancés hacen lo mismo, posiblemente para fortalecer los lazos sociales. Es posible que la tendencia en los seres humanos hacia la "micción contagiosa" sea una herencia evolutiva proveniente de otros primates.
    Redacción T21
  • Descubren antiguos sacrificios para hacer "renacer" al Sol después de una enorme erupción volcánica 21 enero, 2025
    Cientos de artefactos de piedra descubiertos en la isla danesa de Bornholm pueden haber sido ofrecidos a los dioses para evitar una crisis climática: se entregaron a modo de sacrificio hace casi 5.000 años, para lograr el "regreso" de un Sol oscurecido luego de una gigantesca erupción volcánica. Los investigadores creen que todo el hemisferio […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El cambio climático está "atrapando" a algunas bacterias en un bucle temporal eterno 21 enero, 2025
    Especies de bacterias en un lago de Wisconsin están en una suerte de "bucle interminable" evolutivo: han crecido rápidamente y regresado abruptamente a su estado inicial, repitiendo una y otra vez ese ciclo, aparentemente en respuesta a estaciones y otros parámetros ambientales que cambiaron drásticamente como consecuencia del cambio climático.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Tendremos un futuro utópico y distópico a la vez 21 enero, 2025
    La nueva edición de la exposición ArtFutura, que se desarrolla en el Palacio Neptuno de Madrid, transmite un mensaje claro: la Inteligencia Artificial Generativa no es una amenaza para el arte, sino una nueva herramienta que expande los límites de nuestra creatividad. Sin miedo.
    Alejandro Sacristán (enviado especial T21)
  • Una interfaz cerebro-ordenador permite a una persona con parálisis operar un helicóptero virtual 21 enero, 2025
    La interfaz cerebro-ordenador puede permitir a las personas con parálisis interactuar con otros, participar en trabajos remotos y disfrutar de actividades recreativas: un implante colocado quirúrgicamente en una persona con parálisis en las cuatro extremidades proporcionó un nivel de control sin precedentes sobre un cuadricóptero virtual, solo pensando en el movimiento de los dedos para […]
    Redacción T21