La computación ha estado presente en la historia humana desde el siglo XIX, cuando Charles Babbage fue capaz de crear la máquina analítica, debido a la necesidad de facilitar la elaboración de las tablas matemáticas, además de disminuir notablemente el porcentaje de error al momento de su elaboración. La computación no ha dejado de dar pasos agigantados desde ese entonces, tanto así, que ahora tú eres capaz de leer este artículo desde la comodidad de tu hogar o trabajo, en un dispositivo pequeño, con muchas funcionalidades integradas y al cual muy difícilmente, le sacamos todo el provecho en cuanto a recursos de procesamiento. A pesar de todo este avance, todos los ingenieros, desarrolladores y arquitectos de computadoras, siguen investigando y trabajando para poder llegar a un futuro “de película”, donde las computadoras tengan tanto poder, que la vida del ser humano se facilite y su calidad aumente.

Gracias a estos intentos de seguir mejorando, ha surgido la computación no tradicional y emergente, se le llama así, debido a que utilizan métodos nuevos que no han sido probados anteriormente, ya que se sabe que la computación ha abarcado modelos mecánicos y electrónicos, pero estos nuevos modelos tratan de resolver problemas y necesidades específicas, ya sea de un procesamiento más rápido o incluso más específico acerca de algunos parámetros. A continuación, se hablará de 3 ejemplos breves de computación no tradicional que pueden ser interesantes para ti:

Computación Cuántica

El principal objetivo de este nuevo método de computación, al igual que en los inicios de las computadoras digitales que usamos hoy en día, es tener tecnología y capacidad de procesamiento exponencialmente más rápida y poderosa que los mejores sistemas actuales. Su posible desarrollo cambiaría por completo el mundo digital y potenciaría el desarrollo de la tecnología al igual que las empresas de tecnología, siendo capaz de resolver problemas que hoy por hoy vemos como imposibles. Los esfuerzos dentro de las empresas de tecnología por hacer investigaciones y desarrollos entorno a la computación cuántica, cada vez son mayores.

Pero ¿cómo es que una tecnología tan poderosa funciona? Las computadoras cuánticas funcionan con bits cuánticos, también llamados “qubits” o “cubits”, los cuales son muy parecidos en cuanto a funciones con los bits que conocemos hoy en día. Sin embargo, aquí entra el primer concepto que comienza a diferenciar la computación que conocemos de la cuántica, que es el uso de las leyes de la mecánica cuántica, que permiten que los qubits codifiquen exponencialmente más información que los bits, es decir, los qubits pueden contener los estados “0” y “1” de la computación convencional al mismo tiempo, dando así pie a la creación de nuevas compuertas lógicas y a nuevos algoritmos de computación que sean mucho más rápidos y eficientes.

Además del concepto de los cubits, existe otro muy importante, el cuál es de entrelazamiento, que consiste en la cualidad de dos cubits que han sido entrelazados en una correlación, siendo capaces de hacer la misma tarea, provocando que se puedan realizar distintas tareas de manera simultánea, aumentando de manera exponencial la capacidad de procesamiento en relación con el número de cubits de la computadora, esto también se conoce como paralelismo cuántico.

Distintas empresas han tenido avances en la computación cuántica y parece que cada día estamos más cerca de ello, pero ¿Cómo consideras tú que cambiará esta nueva computación al mundo?

Computación Molecular

Si bien es cierto que el procesamiento de las mejores computadoras hoy en día es muy grande y que cada vez la microelectrónica de estado sólido basada en semiconductores ha conseguido miniaturizar todos los procesadores y chips necesarios para la computación, existe un límite físico para este tipo de computación, donde ya no se podrá disminuir el tamaño de los semiconductores y por tanto ya no se podrá aumentar la velocidad de procesamiento, es por esto que otra posible solución a este problema se ha desarrollado y va más por el lado químico y sus moléculas, denominado computación molecular. Consiste en construir moléculas que sean capaces por ellas mismas de ejecutar funciones idénticas a transistores, diodos y todos los elementos cruciales de los circuitos de computación conocidos.

Se puede observar la eficiencia de este tipo de computación debido a que convivimos con un ejemplo claro de moléculas diseñadas para cumplir una tarea o fin en específico, que es la naturaleza, la cual ha desarrollado sistemas orgánicos con mecanismos biológicos los cuales se han ido adaptando al medio en el que se encuentra el sistema y siendo capaces de integrarse de manera casi perfecta al entorno. Otro gran computador molecular somos nosotros, debido a que nos componemos de ácidos nucleicos, construido por nucleótidos constituidos principalmente por la Adenina, Guanina, Timina y Citosina. Esto a su vez es la clave de la computación molecular, debido a que es posible almacenar información usando estos elementos y manipularse mediante técnicas de laboratorio. De esta manera se puede resolver una de las funciones principales que tiene la computación, que es la capacidad de almacenamiento de información.

Otra función principal es la transformación de dicha información almacenada, la cuál es cubierta con la manipulación del ADN y sus elementos dentro de un laboratorio, con un Modelo No Restringido o Modelo ADN, que consiste en un conjunto de operaciones que permite realizar cómputo mediante ADN, las cuales se enumeran a continuación:

1. Separación: Se aísla el subconjunto de moléculas de ADN de una muestra.
2. Mezcla: Se unen físicamente el contenido de dos subconjuntos de moléculas de ADN.
3. Detección: Es donde se confirma la existencia o ausencia de un subconjunto de moléculas de ADN con alguna característica en específico.
4. Amplificación: Consiste en una operación que permite duplicar el subconjunto de moléculas de ADN de interés.

Computación Reversible

Actualmente, uno de los principales problemas a los cuales se enfrentan los dispositivos actuales, es que mientras sean más densos y vayan alcanzando velocidades más altas, llegará un momento en el que se necesite un dispositivo de enfriamiento el cuál no será económicamente viable añadirse, para disipar toda la energía que se genera en los dispositivos. Las computadoras convencionales realizan operaciones lógicas termodinámicamente irreversibles, es decir, no es posible extrapolar estados de máquina anteriores basados ​​únicamente en información de estados futuros. La información, en forma de bits, se borra. Esta eliminación de bits representa la entropía, que se correlaciona con la disipación de calor. La solución óptima es desarrollar computadoras que, en términos de termodinámica, sean reversibles, es decir, que no generen entropía y no disipen tanto calor como las computadoras convencionales.

El principal beneficio del diseño y construcción de computadoras reversibles es la realización de operaciones lógicas reversibles logrando bajos niveles de disipación de energía en forma de calor, sin embargo, como en todos los nuevos tipos de computación, su diseño lógico y físico se convierte en un gran reto, el cual está siendo investigado por las principales empresas de tecnología y por las mismas universidades, que intentan alcanzar niveles óptimos de computación. Una vez más la barrera son los parámetros físicos, ¿seremos capaces de superar esa barrera generando conocimientos más robustos de computación? El futuro luce retador y bastante emocionante para la tecnología.

Escrito por Miguel Cruz, revisado por Gemma Martínez y Víctor Saucedo

Steane, A. (1998). Quantum computing. Reports on Progress in Physics, 61(2), 117.

Sienko, T., Adamatzky, A., & Rambidi, N. (2003). Molecular computing. Mit Press.

Toffoli, T. (1980, July). Reversible computing. In International colloquium on automata, languages, and programming (pp. 632-644). Springer, Berlin, Heidelberg.