Actualmente, los sistemas de comunicación utilizan señales eléctricas o electromagnéticas para lograr un alcance global. Sin embargo, la tecnología ha llegado al punto de crear aplicaciones y dispositivos tan pequeños que este tipo de señales resultan inútiles; tal es el caso de los nanorobots. Esto hace necesaria una nueva forma de comunicación y es aquí donde aparece la idea de usar los mismos sistemas de comunicación molecular que existen dentro de los seres vivos.
¿Qué es la comunicación molecular?
Las moléculas, bacterias y otros microorganismos utilizan señales químicas para comunicarse entre sí. La comunicación molecular se inspira en esto para diseñar un medio de comunicación donde se usan partículas de información codificada en el transmisor la cual, una vez llegada al receptor, es detectada y decodificada mediante un proceso bioquímico.
Ventajas de la comunicación molecular
Las principales ventajas de esta comunicación frente a los sistemas de propagación por radio son, por un lado, la compatibilidad biológica y, por otro, la eficiencia energética.
Si bien aún no puede utilizarse esta tecnología, sus avances son fundamentales para la administración de fármacos y control de enfermedades; el desarrollo de ciudades inteligentes; la industria agropecuaria y otros sectores.
Sistema de Comunicación Molecular
La comunicación molecular plantea la posibilidad de transmitir información mediante moléculas biológicas, bio-sintéticas o nanomáquinas que circulen en medios acuosos o gaseosos. Sin embargo, el sistema de comunicación es idéntico al tradicional con un transmisor, un receptor y un canal.
Transmisor
El transmisor en este caso es la partícula biológica, que puede ser una proteína o un compuesto sintético, como son las nano-partículas de carbón u oro, o un dispositivo robótico microscópico. Este transmisor se encarga de generar la energía necesaria para crear y almacenar partículas.
Canal
En este caso se trata de un ambiente acuoso o gaseoso donde se propagan las partículas mediante difusión libre, difusión por el primer golpe, propagación asistida por bacterias, propagación neuroquímica, propagación asistida en flujo, propagación a través de la unión de brechas, propagación mediante el uso de motores moleculares, kinesinas sobre microtúbulos, motilidad de microtúbulos sobre kinesinas estacionarias, etc.
Según su arquitectura, los mecanismos de propagación pueden clasificarse en:
- Arquitecturas basadas en el caminar sobre una vía específica a través de sustancias portadoras. Por ejemplo, los motores moleculares y de bacterias. Su ventaja es que se puede predecir el recorrido de la información.
- Arquitecturas basadas en el flujo. En estos casos, las moléculas viajan por difusión sobre un fluido (predecible en flujo y turbulencia) y puede usarse un portador con movimientos limitados. Por ejemplo, las hormonas en la sangre.
- Arquitecturas basadas en difusión. Aquí las moléculas se propagan por su movimiento natural, pero afectado por las turbulencias del fluido.
Receptor
El receptor en estos casos tiene sensores que miden la presencia o ausencia de información en las partículas. Además puede detectar y corregir los errores causados por el retraso por turbulencias o choques de partículas.
Los procesos de recepción se dividen en dos tipos: por absorción y por síntesis. Es decir que pueden existir receptores para moléculas específicas, los cuales se sintetizan dentro de una célula. También es posible que todos los componentes se coloquen dentro de una célula sintética.
Otras posibilidades son utilizar materiales magnéticos, por ejemplo: una perturbación que se difunda como ondas spin; o usar procesamientos a escala de nanómetros.
