Las bacterias se comunican mediante moléculas, y ahora científicos de la computación quieren copiarlas. Su primera tarea: derivar una teoría matemática de comunicación molecular.
Claude Shannon, tal vez el héroe menos reconocido de la ciencia del siglo XX, trabajó con el problema fundamental de la comunicación en la década de 1940.
Dijo que la tarea básica de la comunicación es reproducir en un punto del espacio un mensaje que ha sido creado en otro punto.
Shannon pasó a determinar, entre otras cosas, cuánta información puede enviarse desde A hasta B a través de canales con ruido.
Hoy, este trabajo es la base de la ciencia de la información que ha tenido un profundo impacto en nuestro mundo. TV, radio, teléfonos móviles, computación, Internet: ninguna de estas cosas serían posibles sin las ideas pioneras de Shannon.
Desde entonces, casi todas las ideas sobre transmisión de información se han centrado en la comunicación electromagnética – ceros y unos transmitidos mediante campos eléctricos u ondas electromagnéticas.
Y aun así, durante miles de millones de años en la Tierra, la mayor parte de las comunicaciones ha tenido lugar de una forma totalmente distinta, mediante la transmisión y recepción de moléculas.
Las bacterias, por ejemplo, intercambian señales químicas para estimar la población local, un proceso conocido como detección de quorum. Este tipo de red social bacteriana ha recibido últimamente mucha atención.
Pero la cuestión de cuánta información puede intercambiarse a través de comunicación molecular, acaba de empezar a abordarse.
Ahora Sachin Kadloor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y algunos colegas han tomado el toro por los cuernos.
Consideran un transmisor que emite una serie de moléculas idénticas y en las que se codifica la información en los tiempos de liberación.
El transmisor se sitúa en un fluido en el cual las moléculas se dispersan mediante un movimiento Browniano y son reabsorbidas por un receptor capaz de anotar los tiempos de llegada.
El problema, desde luego, es el papel del movimiento Browniano.
Aunque las moléculas se emiten a intervalos específicos que codifican la información, el movimiento Browniano asegura que estos intervalos de tiempo han variado para cuando lleguen al receptor.
Es más, las moléculas puede que ni siquiera llegue en el mismo orden en que se emitieron.
A primera vista, es difícil imaginar que pueda enviarse alguna información útil en estas condiciones. No obstante, Kadloor y compañía demuestran lo contrario.
Señalan que el movimiento Browniano introduce una incertidumbre en el tiempo de llegada de una molécula al receptor, la cual son capaces de cuantificar.
La clave para su idea es que esta incertidumbre desempeña un papel similar en un canal de comunicación molecular similar al que tiene el ruido en un canal convencional. Y, como sabemos por Shannon, siempre es posible enviar un mensaje con un error arbitrariamente pequeño siempre que el ruido esté por debajo de un cierto umbral.
Kadloor pasa a identificar distintas formas en las que el flujo de información es sensible a factores tales como la velocidad del flujo y el índice de difusión molecular.
Todo esto será algo más que un interés pasajero para los biólogos que estudian la forma en que las células intercambian mensajes.
Pero también será importante para un creciente número de ingenieros que tratan de construir sistemas que exploten la comunicación molecular.
Su idea es puede que no siempre sea posible colocar los bloques básicos de la computación en conjuntos altamente ordenados tallados en silicio.
En lugar de esto, ciertos regímenes de computación pueden requerir el mismo estado de wetware desordenado que tiene la naturaleza.
En este caso, la comunicación molecular parece una forma muy eficiente de comunicación.
Esto parece apasionante. Y con más trabajos como este, puede que no pase mucho antes de que la detección de quorum se convierta en un término familiar entre los científicos de la computación, como lo es entre los biólogos celulares.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1006.3959: Molecular Communication Using Brownian Motion With Drift-Ciencia Kanija
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