martes, 12 de febrero de 2013

Nanoinformática

Autor:
PhD. Guillermo Choque Aspiazu
http://www.eldiario.net/
Publicado en:
Marzo 24 de 2008

La nanotecnología es la tecnología que permite fabricar cosas a escala nanométrica, la que equivale a la millonésima parte de un milímetro o la billonésima parte de un metro. También se le puede definir como la ciencia que manipula en forma individual átomos y moléculas para crear maquinas de tamaño molecular, que usualmente se mide en nanómetros. Así como las computadoras “rompen” la información a su más básica forma, es decir, uno y cero, la nanotecnología juega con la materia en sus más elementales formas: átomos y moléculas. Con una computadora, una vez que la información se ha convertido y organizado en combinaciones de ceros y unos, la información se puede reproducir y distribuir fácilmente. Con la materia, los elementos básicos de la construcción molecular son los átomos, y la combinación de átomos se convierten en moléculas. La nanotecnología permite manipular estos átomos y moléculas, haciendo posible la fabricación, reproducción y distribución de cualquier sustancia conocida por el hombre, tan fácil y barata como reproducir datos en una computadora.


Precisamente, donde la nanotecnología tendrá más influencia en el futuro es en el campo de la computación y las comunicaciones, debido en parte a que estos han sido los motores fundamentales de su desarrollo. Las cosas han cambiado mucho desde las primeras computadoras electrónicas. La computadora “ENIAC I” fue desarrollada en la Universidad de Pennsylvania el año 1945. Estaba compuesto por más de 70000 resistencias, 18000 válvulas y 10000 condensadores; pesaba 30000 Kilos y ocupaba 1300 metros cuadrados. El descubrimiento del chip, a mediados de los años 1970, ha reducido, por suerte para todos, el tamaño de las computadoras. El primer procesador 486 utilizaba tecnología de una micra, algo equivalente a una millonésima parte de un metro. Hasta hace poco tiempo, los procesadores Pentium tradicionales utilizaban tecnología de 0.35 y 0.25 micras.

La velocidad de las computadoras y su capacidad de almacenamiento han sido las principales barreras en el desarrollo de la inteligencia artificial. Con la nanotecnología aparece la posibilidad de compactar la información hasta límites inimaginables y crear chips con memorias de un terabit por centímetro cuadrado. Un terabit es la capacidad de la memoria humana, lo que quiere decir que las computadoras del futuro podrán llegar a tener inteligencia propia, es decir, serán capaces de aprender, tomar decisiones y resolver problemas, además de salvar situaciones “imprevistas”, ya que con esta memoria se podrá dotar a las computadoras de códigos extremadamente complejos. Lógicamente, con maquinas tan pequeñas, los dispositivos de uso también cambiarán. Al tiempo que evoluciona la tecnología de reconocimiento de voz y de escritura, se irán desarrollando otro tipo de “computadoras personales” en miniatura, casi invisibles, insertadas en objetos de uso común como un anillo, o implantadas en el organismo humano en forma de lentillas o chips subcutáneos.

También es necesario fabricar otros conductores, porque los existentes no sirven. Los experimentos con nanotubos de carbón para la conducción de información entre las moléculas ya cuentan con resultados sorprendentes. La compañía IBM anunció que ha conseguido crear un circuito lógico de computadora con una sola molécula de carbono, una estructura con forma de cilindro 100000 veces más fino que un cabello. Este proyecto permite introducir 10000 transistores en el espacio que ocupa uno de silicio. La posibilidad de desarrollar mini computadoras de cien a mil veces más potentes que las actuales podría suponer que éstas tuvieran inteligencia, lo que cambiaría los sistemas de comunicaciones.

En un futuro no muy lejano, las computadoras personales estarán compuestas, en lugar de transistores, por otros componentes como las moléculas, neuronas, bacterias u otros métodos de transmisión de información. Entre estos proyectos se encuentra la futura computadora “química”, desarrollada por investigadores de la compañía Hewlett-Packard y de la Universidad de California. Los circuitos de este nuevo modelo son moléculas, lo que supone transistores con un tamaño millones de veces más pequeño que los actuales. Este es uno de los aspectos más interesantes ya que no sólo se podrán desarrollar máquinas mucho más pequeñas que una bacteria o una célula humana. Además, se puede empezar a tomar elementos del mundo biológico, como trocitos de ácido desoxirribonucléico para procesadores de computadoras. De esta manera, los científicos de la asociación de investigación Montemagno de la Universidad de Cornell han logrado fusionar elementos biológicos y mecánicos creando pequeños motores del tamaño de un virus. Aunque faltan muchas cosas por afinar, estos motores podrían trabajar en el interior de una célula humana. Así también científicos israelitas, presentaron una computadora de ácido desoxirribonucléico tan diminuta que un millón de ellas podría caber en un tubo de ensayo y realizar 1000 millones de operaciones por segundo con un 99.8 por ciento de precisión. Es la primera máquina de computación programable de forma autónoma en la cual la entrada de datos, el software y las piezas están formados por biomoléculas. Los programas de la microscópica computadora están formados por moléculas de ácido desoxirribonucléico que almacenan y procesan la información codificada en organismos vivos.

En cuanto a los transistores, los laboratorios Bell de Lucent Technologies mostraron en octubre del 2001 un transistor de escala molecular con la misma capacidad que el clásico transistor de silicio. Intel no ha mostrado ninguna investigación relacionada a los nanotubos, pero trabajando con silicio a escala nanométrica, la compañía hizo otro anuncio igualmente espectacular, el transistor de silicio más rápido jamás producido, de apenas veinte nanómetros. El transistor se enciende y se apaga más de mil millones de veces por segundo, un 25 por ciento más veloz que los transistores más recientes. Para los venideros años, Intel espera estar fabricando chips conteniendo mil millones de estos transistores, lo que le permitiría llegar a una velocidad de 20 Ghz. con la energía de un voltio.

En cuanto a memorias, la compañía IBM anunció hace apenas cinco meses que su proyecto de nombre código “Millipede”, que pretende crear capacidades mayores a las existentes, se basa en procesos de escala nanométrica. Este dispositivo de almacenamiento regrabable, de alta capacidad y densidad, trabaja en base a mil pequeñas agujas similares a las de un microscopio AFM, con puntas capaces de tocar átomos individuales y escribir, leer y borrar así grandes cantidades de información en un espacio mínimo. De apenas nueve milímetros cuadrados, los investigadores de IBM estiman que en los próximos años, la tecnología Millipede puede superar la capacidad de la tecnología de memoria Flash en cinco veces o más. Este tipo de desarrollos, tanto los nanotransistores como las nanomemorias, pueden ser cruciales para absorber las crecientes e inmensas capacidades de procesamiento y memoria que demandan los desarrollos multimedia, más aún cuando se avizora que en un periodo máximo de diez años la tecnología actual de semiconductores habrá agotado sus posibilidades de crecimiento.

En cuanto a alimentación, la corporación japonesa NEC, junto a otros institutos de investigación; ha anunciado el desarrollo de una célula de carburante con una capacidad diez veces mayor que una batería de litio, pero de tamaño diminuto, en lo que constituye otra aplicación de los nanotubos de carbono, esta vez como electrodos. En el futuro próximo, esta batería le podría permitir a dispositivos portátiles, como las notebooks, funcionar varios días seguidos sin conec­tarse a la corriente. Los desarrollos en Nanotecnología se están aplicando también a los sistemas de seguridad.

Por su parte, investigadores de la compañía IBM en Zurich, Suiza, han descubierto un modo de manipular las moléculas para actuar a modo de conmutador, una función básica necesaria en la lógica computacional. Los investigadores estaban evaluando la vibración de una molécula cuando observaron que ésta presentaba distintas habilidades de conmutación. Este descubrimiento es especialmente importante porque la acción de conmutación no altera la estructura de la molécula. Los conmutadores utilizados en el interior de los chips informáticos funcionan como un interruptor de la luz, activando y desactivando el flujo de electrones que en última instancia constituyen los circuitos eléctricos de los procesadores. Los conmutadores moleculares se podrían utilizar para almacenar información, pudiendo dar lugar a chips informáticos super diminutos y ultra rápidos.

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