Texto publicado por SUEÑOS;

El primero,
Biología.

Identifican con supercomputadoras un interruptor molecular que controla la
conducta celular.

Poder controlar a voluntad funciones celulares como el movimiento y el
desarrollo, permitiría paralizar dentro del cuerpo células y patógenos
causantes de enfermedades. Este objetivo está ahora mucho más cerca gracias
a que, mediante supercomputadoras, se ha logrado identificar un interruptor
molecular clave que controla aspectos del comportamiento celular como los
citados.

Unos científicos del Laboratorio Nacional estadounidense de Oak Ridge (ORNL)
en Tennessee, la Universidad de Tennessee, y el Instituto Conjunto de
Ciencias Computacionales (JICS), dependiente de la Universidad de Tennessee
y del Laboratorio Nacional Estadounidense de Oak Ridge (ORNL) en Tennessee,
han descubierto un interruptor molecular en un receptor que controla la
conducta celular. Lo han conseguido valiéndose de detalladas simulaciones de
la dinámica molecular en una supercomputadora llamada Anton, y fabricada por
D. E. Shaw Research en la ciudad de Nueva York. Para estudiar el complejo de
señalización que rodea al interruptor y que es más grande e intricado que
éste, el equipo de investigación recurrió a una ampliación de estas
simulaciones en la supercomputadora Titan, actualmente la segunda más
potente del mundo (la primera es la china Tianhe-2), y emplazada en unas
instalaciones del ORNL.

Anton, que fue diseñado para realizar simulaciones velocísimas de dinámica
molecular, ejecutó una simulación con 140.000 átomos que constituyen la
parte señalizadora del receptor investigado, el Tsr, que controla la
motilidad en la bacteria Escherichia coli.

Las moléculas de color rojo y azul representan un interruptor esencial para
el mecanismo de señalización de un receptor en la E. coli. (Imagen: Davi
Ortega)

El equipo de Jerome Baudry, Igor Zhulin y Davi Ortega determinó que una
estructura hecha del aminoácido fenilalanina, y ubicada en la punta del
receptor, actuaba como un interruptor para el receptor. Esta singular
estructura gira de un lado a otro casi 180 grados, y aunque su
comportamiento puede parecer caótico, los investigadores identificaron un
claro patrón en él.

Además, por lo que se ha averiguado revisando bases de datos bioquímicas,
todo apunta a que el interruptor ha existido durante más de 2.000 millones
de años de evolución microbiana, lo que parece avalar su extraordinaria
importancia.

La segunda,

Computación.

¿Un metamaterial capaz de funcionar en sí mismo como una computadora
mecánica?.

En el joven campo de los metamateriales se han logrado en años recientes
estructuras con capacidades sin precedentes, incluyendo lentes planas, capas
de invisibilidad e incluso dispositivos ópticos "metatrónicos" (que pueden
manipular la luz del modo en que los circuitos electrónicos manipulan el
flujo de electrones).

Ahora, la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos, la institución donde
se construyó una de las primeras computadoras de la historia, la ENIAC, es
el escenario pionero de los trabajos sobre un concepto que quizás conduzca a
una nueva revolución de la computación.

La investigación preliminar llevada a cabo por expertos de esta universidad,
así como de la de Texas en Austin y la de Sannio en Italia, muestra que es
factible diseñar metamateriales capaces de por sí de ejecutar "cálculos
fotónicos" a medida que una onda de luz los atraviesa.

Se puede considerar que la luz, descrita en términos de espacio y tiempo,
posee un perfil que es una curva en un plano cartesiano. El material, por
ahora solo teórico, ideado por los investigadores, puede realizar una
operación matemática específica sobre el perfil de esa onda, a medida que la
onda pasa a través del material.

En esencia, hacer incidir una onda de luz sobre un lado de dicho material
haría que por la otra cara emergiera la luz con el resultado del cálculo.

Ejemplo de cálculo realizado mediante el procesamiento de la luz al pasar
por un metamaterial diseñado para tal fin. (Imagen: Alexandre Silva,
Universidad de Pensilvania)

Visualizar y manipular el perfil de una onda de luz es algo cotidiano para
aplicaciones como por ejemplo el procesamiento de imágenes digitales, aunque
lo usual es que se realice después de que la luz ha sido convertida en
señales electrónicas que constituyen información digital. Los metamateriales
computacionales que los investigadores han propuesto podrían realizar casi
al instante dichas operaciones con la onda original, sin convertirla en
señales electrónicas, y de modo no muy distinto en concepto a cómo la luz
entra en una cámara a través de la lente.

Detrás de esta atrevida idea está el equipo de Nader Engheta y Alexandre
Silva, de la Universidad de Pensilvania, Francesco Monticone y Andrea Alu,
de la Universidad de Texas en Austin, así como Giuseppe Castaldi y Vincenzo
Galdi, de la Universidad de Sannio en Italia.

Este concepto tiene sus raíces en lo que se puede describir como computación
mecánica. Los predecesores de los ordenadores modernos fueron calculadoras
mecánicas, las cuales usaban elementos físicos, que iban desde reglas
deslizantes hasta complejos conjuntos de engranajes y ejes de transmisión,
para representar, almacenar y manejar la información numérica. En las
calculadoras más complejas, el usuario podía suministrar los valores
iniciales para el cálculo mediante una rueda o disco, y luego hacer girar
una manivela cierto número de veces. La maquinaria interna transformaba los
valores iniciales gradualmente hasta que se obtenían los resultados. A
mediados del siglo XX, las computadoras analógicas electrónicas reemplazaron
a las mecánicas, usando resistencias, condensadores, bobinas y
amplificadores, los cuales sustituyeron a las piezas mecánicas de aquellas
primeras calculadoras mecánicas o protocomputadoras. Los valores iniciales y
los resultados pasaron a ser valores eléctricos, y el procesamiento se pasó
a realizar mediante circuitos eléctricos especialmente diseñados para hacer
cálculos.

Un metamaterial con el diseño adecuado haría algo muy parecido a las piezas
de una computadora mecánica. Con la combinación adecuada de metamateriales,
quizá uno para cada clase de operación, dispuestos en las configuraciones
apropiadas para cada caso, el objeto resultante sería una computadora en sí
mismo.