"¿Reducción drástica del consumo de energía de la IA con 'ADN × semiconductores'? Nueva memoria híbrida que fusiona biología y electrónica"

Mientras la generación de IA se está expandiendo rápidamente, hay un problema que se está volviendo cada vez más grave detrás de escena.

Es la electricidad.

La IA no se sostiene solo por el rendimiento del modelo en sí. Lee grandes cantidades de datos desde la memoria, los envía al procesador y escribe los resultados de nuevo. Este proceso se repite un número enorme de veces.

Por eso, en las computadoras de próxima generación, será tan importante "cuánta energía se necesita para almacenar y mover datos" como "cuán rápido se puede acelerar el cálculo".

En este contexto, ha surgido una investigación que podría cambiar la memoria de las computadoras desde sus cimientos.

El material utilizado es nada menos que el ADN.

Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania, entre otros, ha desarrollado un nuevo dispositivo de memoria que funciona con un voltaje muy bajo, combinando ADN sintético diseñado artificialmente y un material semiconductor llamado "perovskita".

En esta investigación, publicada en 2026 en Advanced Functional Materials, el ADN se utiliza no solo como una "molécula que registra información de vida", sino como un "material funcional" para construir circuitos electrónicos.

Biología e ingeniería de semiconductores.

Dos campos que hasta ahora se han desarrollado casi por separado están comenzando a fusionarse seriamente.

El ADN ha sido llamado "el medio de almacenamiento definitivo"

Cuando se menciona ADN, muchas personas piensan en información genética.

Es una molécula que almacena información biológica mediante una secuencia de cuatro bases: A, T, G y C.

Y el ADN tiene otra característica sorprendente.

Tiene una densidad de información extremadamente alta.

Según el anuncio de la Universidad Estatal de Pensilvania, teóricamente, un gramo de ADN podría almacenar aproximadamente 215 millones de GB de datos.

Es una densidad de información en una dimensión completamente diferente a la de los SSD o HDD actuales.

Por eso, desde hace tiempo se ha estado investigando en todo el mundo la "almacenamiento en ADN", que convierte datos digitales en secuencias de bases de ADN para su almacenamiento a largo plazo.

Sin embargo, hay un punto importante a entender sobre esta investigación.

El dispositivo desarrollado esta vez es un poco diferente del "almacenamiento en ADN" convencional que guarda fotos y videos como secuencias de A, T, G y C dentro del ADN.

El ADN en sí se utiliza como material para dispositivos electrónicos.

El equipo de investigación se centró en la característica de que el ADN puede ser diseñado artificialmente.

ADN diseñado para circuitos electrónicos, no "ADN natural"

El ADN natural extraído de organismos es muy largo.

Según la expresión de los investigadores, es como "espaguetis mojados" y tiende a enredarse.

Esta característica es difícil de manejar si se desea colocar componentes electrónicos con precisión a nivel nanométrico.

Por lo tanto, el equipo de investigación utilizó ADN sintético corto.

En el documento se utiliza ADN sintético de 22 bases de longitud que incorpora nanopartículas de plata.

Con ADN corto, es más fácil diseñar la longitud, la secuencia de bases, la estructura molecular, etc., según el propósito.

Es decir, el ADN se trató como

"algo que se extrae de los organismos para usar"

sino como

"un nanomaterial diseñado en una computadora y fabricado con las propiedades necesarias"

.

Además, el equipo de investigación añadió nanopartículas de plata a este ADN.

Esto se llama comúnmente dopaje.

Esto ajustó las propiedades eléctricas de la capa de ADN, permitiendo su uso como ruta para el flujo de electrones.

Y lo que se combinó con este ADN sintético que contiene nanopartículas de plata fue una perovskita haluro con una estructura cuasi-2D.

La perovskita es un material que también ha llamado la atención en las células solares, pero se está investigando como material de memoria de próxima generación debido a su capacidad para controlar propiedades eléctricas.

Lo interesante es que ni el ADN solo ni la perovskita sola lograron el mismo rendimiento.

La combinación de estos dos materiales dispares creó una ruta de corriente estable y características de memoria.

Es un dispositivo electrónico verdaderamente "bio-híbrido".

Lo que se desarrolló es un "memristor"

El dispositivo investigado esta vez se llama "memristor".

Es un nombre que combina Memory y Resistor, y en japonés se traduce como "resistor de memoria".

Un resistor normal es un componente electrónico que determina cuánta corriente fluye.

Por otro lado, un memristor cambia su estado de resistencia según la corriente que haya fluido en el pasado y puede mantener ese estado.

Es decir, el propio componente electrónico puede "recordar qué señales eléctricas recibió anteriormente".

Esta es una de las principales razones por las que los investigadores de IA están interesados en él.

En las computadoras convencionales actuales, el procesador que realiza los cálculos y la memoria que almacena los datos están separados.

Cuando la CPU o GPU realiza cálculos,

lee datos de la memoria
↓
los envía al procesador
↓
realiza los cálculos
↓
devuelve los resultados a la memoria

Este proceso ocurre repetidamente.

En cálculos masivos de IA, esta "tarea de mover datos" en sí consume tiempo y energía.

Con un memristor, es posible realizar almacenamiento y cálculo en lugares cercanos o incluso en el mismo dispositivo.

Esto se conecta a tecnologías de computación de próxima generación llamadas "computación en memoria" y "computación neuromórfica".

Un bajo voltaje de menos de 0.1 voltios

El número que ha llamado especialmente la atención en esta investigación es "menos de 0.1V".

Según el documento, el memristor desarrollado pudo cambiar su estado de resistencia con un voltaje extremadamente bajo de menos de 0.1V.

Además, el equipo de investigación informó una baja densidad de potencia de 0.01W/cm².

En pruebas de durabilidad, se mostró un ciclo de operación de aproximadamente 1000 veces, y la diferencia eléctrica entre los estados ON y OFF superó las 100,000 veces.

Se mantuvo una alta relación ON/OFF durante más de seis semanas incluso a temperatura ambiente y en un entorno atmosférico.

Dado que la estabilidad es un gran desafío para los dispositivos basados en perovskita, el punto de que "agregar ADN mejoró no solo el rendimiento sino también la estabilidad" es una parte importante de esta investigación.

El anuncio de la universidad también explicó que consume "100 veces menos energía" en comparación con la tecnología convencional, y esta cifra fue ampliamente reportada a través de ScienceDaily y otros medios.

Sin embargo, es necesario leer esto con precaución.

En el mismo anuncio de la universidad, también hay una descripción que dice "puede lograr la misma función de memoria con una décima parte de la energía".

Además, lo que se destaca en el resumen del documento revisado por pares son los resultados de medición del dispositivo, como el voltaje de operación de menos de 0.1V, la densidad de potencia de 0.01W/cm², la durabilidad y las características de retención.

Por lo tanto, es prematuro interpretar que "los SSD o DRAM actuales pueden reducirse a una centésima parte de la energía".

El número "100 veces" debe considerarse como un valor comparativo que muestra el impacto del logro de la investigación, y es necesario ver con qué tecnología existente y en qué condiciones se está comparando específicamente.

Por qué es compatible con la IA

La razón por la que esta investigación no se limita a ser solo una historia de una nueva memoria es su compatibilidad con la IA.

Actualmente, las redes neuronales se utilizan ampliamente en la IA.

Las redes neuronales artificiales se inspiran en los circuitos neuronales del cerebro, pero los chips de IA predominantes actualmente no calculan de la misma manera que el cerebro humano.

En el cerebro, las sinapsis, que son las conexiones entre las neuronas, están relacionadas con el procesamiento de la información y la memoria.

Por otro lado, en las computadoras convencionales, los dispositivos de almacenamiento y los dispositivos de cálculo están separados.

Aquí es donde entra en juego la computación neuromórfica.

Si se considera el valor de resistencia del memristor como la "fuerza de conexión" de una sinapsis artificial, existe la posibilidad de ejecutar directamente parte de los cálculos matriciales masivos dentro de la memoria.

Aquí es donde el consumo de energía se vuelve importante.

Si se aumenta el número de sinapsis artificiales a millones o miles de millones, y cada una requiere una gran cantidad de energía, no será práctico.

La razón por la que el memristor de ADN y perovskita de esta investigación, que puede cambiar de estado con un voltaje extremadamente bajo, es de interés, radica aquí.

En el futuro,

aceleradores de IA
IA de borde
sensores autónomos
robots
dispositivos portátiles
procesadores neuromórficos

y otros dispositivos que procesan grandes cantidades de información con energía limitada podrían beneficiarse de esta tecnología.

"Porque es ADN, puede contener una gran cantidad de datos" es un poco diferente

También quiero abordar una parte que es especialmente fácil de malinterpretar en esta noticia.

"El ADN puede almacenar 215 millones de GB por gramo"

y

"El memristor de ADN desarrollado esta vez"

no deben vincularse directamente para pensar que

"se ha completado un semiconductor que puede almacenar 215 millones de GB por gramo".

No es exacto.

En el almacenamiento en ADN, la información digital se escribe directamente en la secuencia de bases A, T, G y C.

En el dispositivo de esta investigación, el ADN sintético se combina con nanopartículas de plata y se utiliza como material para controlar el transporte de carga y el cambio de resistencia.

La esencia de la investigación no es

"almacenar archivos dentro del ADN"

sino

"incorporar ADN como material molecular programable en semiconductores".

De hecho, a largo plazo, esto podría tener un significado aún mayor.

Hasta ahora, los materiales semiconductores han sido principalmente silicio, óxidos, metales y varios compuestos.

Si se añaden moléculas biológicas como el ADN de manera seria, se abrirá un nuevo mundo de materiales electrónicos diseñables a nivel molecular.

En las redes sociales, se percibe como "la ciencia ficción se ha hecho realidad"

Esta investigación también se presenta en las redes sociales en el contexto de "la biología se encuentra con la electrónica".

En X, se pueden ver publicaciones que enfatizan el punto de que "se ha creado memoria de ultra bajo consumo de energía a partir de ADN sintético y semiconductores", junto con el título del artículo de ScienceDaily.

En LinkedIn, Penn State Research presenta los resultados de la investigación como una tecnología de "almacenamiento de datos de baja energía y alta capacidad de próxima generación".

En otras cuentas tecnológicas,

"La naturaleza ha estado almacenando información en el ADN durante miles de millones de años"

"Finalmente ha surgido una investigación que conecta el ADN con los circuitos electrónicos"

"Podría cambiar la eficiencia energética del hardware de IA"

se presentan con expresiones orientadas al futuro.

En particular, las tres palabras clave "ADN", "100 veces más eficiente en energía" e "IA" son las que más reacciones generan en las redes sociales.

Se entiende que, debido a la fusión de campos que parecen estar muy alejados, como la ciencia de la vida y la informática, se percibe como una noticia que evoca un futuro de ciencia ficción.

Por otro lado, "no es que el ADN se vaya a incluir en las PC a partir de mañana"