El chip que funciona con gotas de agua

Una década lleva Manu Prakash, profesor adjunto de bioingeniería en la Universidad de Stanford, detrás de un proyecto que acaba de ver materializado. Se trata de la creación de un chip que opera gracias a la física de las gotas de agua. El concepto no es fácil de asimilar y tampoco ha sido sencillo su desarrollo. Pero finalmente las gotas de agua pueden pasar por bits y su desplazamiento acarrea el procesamiento de información, tal y como ocurre en la informática tradicional.

Esta computación con gotas de agua se apoya en dos pilares básicos, como son la experiencia de Prakash manipulando la dinámica de fluidos y un elemento básico de la informática: el reloj interno. El científico aclara que con las últimas investigaciones su equipo ha demostrado que existe una lógica universal para el movimiento de las gotas de un fluido.

Cambiar bits por gotas

¿Y si fuera posible emplear las gotas de un fluido en lugar de bits para transmitir información? Esta atrevida pregunta es la que se hizo Prakash hace alrededor de diez años. Su idea era utilizar pequeñas gotas como bits de información, mientras que el movimiento de estas gotas podría servir para procesar los datos. De paso, también se estarían procesando materiales físicos (las propias gotas), lo que abre las puertas a diversas aplicaciones en campos como la química o la biología.

Pero no corramos tanto. Para entender el concepto de esta computación con gotas de agua hay que abstraerse a los principios básicos de la informática: el sistema binario. Todos los dispositivos electrónicos de hoy en día, por mucha complejidad que aparenten, se reducen a una combinación de unos y ceros. Los chips de los ordenadores y smartphones funcionan así.

Una de las claves para que la combinación de unos y ceros tenga una lógica y no se produzcan fallos es la función del reloj interno. En los chips de los sistemas electrónicos este permite que se sincronicen las tareas, de manera que estas se despliegan simultánea o al menos coordinadamente. Para que la computación con gotas de agua fuera posible había que crear un mecanismo capaz de controlarlas.

Prakash decidió crear un campo magnético rotativo, que hace las funciones de reloj interno para sincronizar todas las gotas. Para ello emplearon pequeñas barras de hierro dispuestas sobre láminas de cristal. El resultado final simulaba una especie de laberinto a lo Pac-Man. Añadiendo otra pieza de cristal e introduciendo aceite en medio ya estaba listo el circuito. En él se inyectaban gotas de agua con nanopartículas dotadas de propiedades magnéticas.

Además el sistema es escalable. El chip que ha construido el equipo de Prakash tiene el tamaño de medio sello de correos, pero se puede reducir y lo mismo ocurre con las dimensiones de las gotas.

Así, el campo magnético rota y cada vez que lo hace las barras de hierro cambian su polaridad, dirigiendo las gotas en una nueva dirección. Cada rotación del campo magnético equivale al ciclo de un reloj interno, mientras que la presencia o ausencia de las gotas representa un uno o un cero. El sistema binario ya está conseguido. De la misma forma, el campo se encarga de que las gotas se desplacen en una sincronía exquisita, como haría un reloj en la informática tradicional.

Para qué sirve

La computación con gotas de agua podría llevar a cabo cualquier operación que la computación electrónica practique, si atendemos a la teoría. Evidentemente, hoy por hoy emplearía mucho más tiempo, pero la base de ambos conceptos no deja de ser la misma.

Sin embargo, la intención de Prakash que este tipo de computación pueda servir en el futuro para controlar materia física. Así, la materia podría manipularse –a una escala diminuta, eso sí– con el control que ofrece un algoritmo. La capacidad de manipular un fluido podría resultar de gran utilidad en ámbitos como la química y la biología.

Imagen: Webb Zahn