Revolución informática: científicos de EEUU crean un ordenador físico que funciona sin electricidad, enchufes ni baterías

Un equipo de científicos en Estados Unidos ha logrado un hito que desafía la lógica de la era digital al crear un ordenador físico funcional que prescinde de enchufes, baterías o cualquier tipo de electricidad.

El proyecto, liderado por el investigador Joseph D. Paulsen y publicado recientemente en la revista Nature Communications, utiliza principios de la física de materiales para procesar información mediante componentes puramente mecánicos.

Esta investigación, desarrollada por expertos de la Universidad St. Olaf y la Universidad de Syracuse, demuestra que es posible realizar operaciones lógicas y de memoria digital sin depender de semiconductores tradicionales. Según el estudio, estas máquinas obtienen su energía directamente de la fuerza física aplicada, lo que abre la posibilidad a la investigación de una nueva generación de materiales inteligentes capaces de sentir y reaccionar a su entorno de forma autónoma.

¿Un ordenador físico que funciona sin electricidad?

La respuesta a esta innovación reside en el uso de hysterons, que son unidades elementales de histéresis. Estas piezas, fabricadas con barras rígidas y muelles de acero, actúan como bits físicos que cambian de estado según la presión o el movimiento recibido.

Al contrario que los sistemas actuales, este ordenador físico no requiere baterías porque aprovecha la interacción mecánica entre sus componentes para efectuar cálculos, almacenando la información en la posición física de sus rotores.

El dispositivo, según explican los científicos de Estados Unidos en su publicación de Nature Communications, basa su arquitectura en el equilibrio de fuerzas. Un conjunto de muelles con rigidez ajustable conecta los rotores a una varilla de tracción que sirve como entrada de datos global.

La configuración geométrica de estos elementos permite que el sistema «recuerde» eventos pasados, una capacidad de memoria mecánica que hasta ahora resultaba difícil de controlar con tanta precisión en sistemas artificiales.

El fin de los enchufes y baterías para los ordenadores

La ausencia de enchufes y componentes electrónicos convierte a estos ingenios en herramientas ideales para escenarios donde la tecnología convencional fracasa. Los autores del estudio explican que estos sistemas resultan perfectos para ambientes hostiles, como lugares con temperaturas extremas o presencia de agentes químicos corrosivos que destruirían un chip de silicio.

Al ser máquinas de bajo mantenimiento, su viabilidad en misiones espaciales o sensores industriales profundos es altísima. Para demostrar la versatilidad de la plataforma, el equipo construyó tres prototipos distintos con funciones específicas:

• Un sistema capaz de contar ciclos de movimiento de ida y vuelta.
• Un dispositivo que distingue si ha recibido un número par o impar de impulsos (contar módulo 2).
• Una unidad con capacidad para registrar si la fuerza aplicada fue de magnitud media o grande.

¿Estados Unidos crea materiales que piensan y sienten?

Respecto a las aplicaciones futuras, Joseph D. Paulsen señala que este avance es un peldaño hacia el diseño de objetos que tomen decisiones por sí mismos. Los materiales inteligentes derivados de esta tecnología podrían mejorar la calidad de vida mediante la creación de prótesis más sensibles o estancias táctiles interactivas.

Lo fundamental está en que el propio material que forma el objeto es el que procesa la información, lo que elimina la necesidad de una unidad de control externa.

En cuanto al diseño técnico, el sistema utiliza interacciones ajustables que pueden ser cooperativas o frustradas. Esto significa que los científicos pueden programar el comportamiento del material modificando simplemente la posición de los muelles o el ángulo de las barras. Esta flexibilidad permite que el ordenador físico realice operaciones complejas, como la conversión de señales analógicas a digitales, usando solo la tensión de los resortes y la resistencia mecánica.

Lo que vienen a continuación para la computación mecánica, gracias al avance de Estados Unidos

El camino que queda por recorrer se centra ahora en la escalabilidad y el estudio de los límites del sistema. Bajo la tutela de Paulsen, varios estudiantes ya realizan pruebas para observar cómo el estado de un rotor influye en una cadena extensa de componentes.

El objetivo final busca comprender si un algoritmo de aprendizaje físico podría ser útil entre diferentes configuraciones para dotar a estos sistemas de funciones aún más ambiciosas.

Esta investigación contó con el respaldo financiero de entidades como la Fundación Nacional de Ciencias (National Science Foundation) y el Centro de Física de Aspen.