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Computadora enormemente paralela construida a partir de una sola capa de moléculas
Los chips de computadora modernos manejan datos a una velocidad alucinante de unos 10 ^ 13 bits por segundo. Las neuronas, en comparación, se disparan a una velocidad de alrededor de 100 veces por segundo más o menos. Y, sin embargo, el cerebro supera a las mejores computadoras en numerosas tareas.
Una razón de esto es la forma en que se realizan los cálculos. En las computadoras, los cálculos ocurren en conductos estrictos, uno a la vez.
En el cerebro, sin embargo, se realizan muchos cálculos a la vez. Cada neurona se comunica con hasta otras 1000 neuronas al mismo tiempo. Y dado que el cerebro consta de miles de millones de neuronas, el potencial para el cálculo paralelo es claramente enorme.
Los informáticos son muy conscientes de esta diferencia y han intentado de muchas formas imitar las capacidades enormemente paralelas del cerebro. Pero el éxito ha sido difícil de conseguir.
Hoy, Anirban Bandyopadhyay del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Tsukuba, Japón, ha presentado un nuevo enfoque prometedor. En el corazón de su experimento hay una molécula en forma de anillo llamada 2,3-dicloro-5,6-diciano-p-benzoquinona o DDQ.
Esto tiene una propiedad inusual: puede existir en cuatro estados conductores diferentes, dependiendo de la ubicación de los electrones atrapados alrededor del anillo. Es más, es posible cambiar la molécula de un estado a otro aplicando voltajes de diferentes intensidades utilizando la punta de un microscopio de efecto túnel. Incluso es posible sesgar los posibles estados que se pueden formar al colocar la molécula en un campo eléctrico.
Coloque dos moléculas de DDQ una al lado de la otra y es posible hacer que se conecten. De hecho, una sola molécula de DDQ puede conectarse con entre 2 y 6 vecinos, dependiendo de su estado conductor y el de ellos. Cuando una molécula cambia de estado, el cambio de configuración se propaga de una molécula a la siguiente, formando y reformando circuitos a medida que viaja.
Dado todo esto, no es difícil imaginar cómo una capa de moléculas de DDQ puede actuar como un autómata celular, con cada molécula como una célula en el autómata. Hablando en términos generales, las reglas para voltear las células de un estado a otro están establecidas por el sesgo de las moléculas y el estado inicial es programado por el microscopio de efecto túnel.
Y eso es exactamente lo que han hecho estos tipos. Han depositado 300 moléculas de DDQ sobre un sustrato de oro, configurándolas como un autómata celular. Más impresionante aún, han inicializado el sistema para que calcule la forma en que el calor se difunde en un medio conductor y la forma en que el cáncer se propaga a través de los tejidos.
Y dado que toda la capa está involucrada en el cálculo, este es un cálculo masivamente paralelo que usa una sola capa de moléculas orgánicas.
Bandyopadhyay y sus colegas dicen que la característica clave de este tipo de cálculo es el hecho de que una molécula de DDQ puede vincularse a muchas otras, como las neuronas del cerebro. La generalización de este principio ... abriría una nueva perspectiva de la computación emergente utilizando un conjunto de moléculas, dicen.
Claramente una perspectiva intrigante.
Ref: arxiv.org/abs/1110.5844 : Computación masivamente paralela de una capa molecular orgánica