Un equipo internacional liderado por la Universidad McGill ha desarrollado un ordenador biológico que utiliza bacterias vivas para realizar cálculos matemáticos. Sus procesadores se reproducen mientras trabajan, una capacidad que podría revolucionar la computación, la inteligencia artificial y la resolución de problemas complejos.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística de un microchip biológico cuyos canales son recorridos por bacterias vivas que realizan cálculos matemáticos y se multiplican mientras trabajan. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
Imaginemos un ordenador cuyos procesadores no estén fabricados con silicio, sino que sean seres vivos. Un dispositivo que no necesite incorporar nuevos chips para aumentar su potencia de cálculo, porque sus propias unidades de procesamiento pueden reproducirse. Y que, en lugar de analizar las posibles soluciones de un problema una detrás de otra, utilice auténticos ejércitos de microorganismos para explorar numerosos caminos de manera simultánea.
La idea parece extraída de una novela de ciencia ficción, pero ya existe un prototipo experimental. Un equipo internacional liderado por investigadores de la Universidad McGill, en Canadá, ha desarrollado un bioordenador que utiliza bacterias vivas capaces de desplazarse y reproducirse para resolver problemas matemáticos.
Su principal innovación consiste en aprovechar una propiedad fundamental de la vida: la reproducción celular. Mientras las bacterias trabajan, pueden dividirse y generar nuevos procesadores biológicos, aumentando así la capacidad de cálculo del sistema.
El avance, descrito en un estudio publicado en la revista científica Microsystems & Nanoengineering, abre una nueva vía para desarrollar ordenadores biológicos capaces de complementar a los sistemas electrónicos tradicionales.
Sus responsables consideran que esta tecnología podría tener aplicaciones en criptografía, inteligencia artificial, optimización matemática y biología molecular. También sugieren que determinados cálculos podrían realizarse con un consumo energético mucho menor.
Pero existe una diferencia fundamental entre lo que los investigadores han demostrado y lo que esperan conseguir: el prototipo ya ha resuelto problemas matemáticos utilizando bacterias, mientras que sus posibles ventajas de velocidad y eficiencia frente a los ordenadores actuales proceden todavía de simulaciones y estimaciones teóricas.
Qué es un bioordenador y cómo funciona el ordenador bacteriano de McGill
Para entender el alcance de este avance, conviene explicar primero qué es un bioordenador. Se trata de un sistema que utiliza componentes o procesos biológicos para procesar información y realizar cálculos, en lugar de depender exclusivamente de circuitos electrónicos. Para ello, puede aprovechar moléculas de ADN, proteínas, reacciones químicas o incluso organismos vivos, como las bacterias utilizadas en esta investigación.
El dispositivo desarrollado por McGill pertenece a esta última categoría. Su funcionamiento se basa en una red de diminutos canales interconectados por los que se desplazan bacterias capaces de nadar y reproducirse.
La geometría de esos canales representa un problema matemático. Cada recorrido posible equivale a una combinación de decisiones y las salidas de la red corresponden a resultados concretos.
Las bacterias avanzan por los conductos y, al llegar a determinadas bifurcaciones, siguen uno de los caminos disponibles. De esta manera, sus movimientos realizan físicamente las operaciones matemáticas que los investigadores han incorporado al diseño de la red.
Lo extraordinario es que millones de bacterias pueden explorar diferentes posibilidades al mismo tiempo, aprovechando una estrategia denominada computación paralela.
🗣️ «Los ordenadores electrónicos modernos realizan millones de operaciones por segundo utilizando un solo chip. Con la división bacteriana, tenemos un millón de chips trabajando al mismo tiempo», explica Dan V. Nicolau, profesor de Bioingeniería de la Universidad McGill y autor sénior del estudio, en un comunicado difundido por la institución.
La comparación es una metáfora tecnológica. Una bacteria no funciona como un microprocesador de silicio, pero sí puede desempeñar el papel de una unidad independiente dentro de un sistema de cálculo colectivo.
«Disponer de más chips significa que puedes resolver el problema más rápido, aunque cada procesador realice menos operaciones por segundo», añade Nicolau.
La diferencia es importante: mientras un microorganismo realiza operaciones extremadamente sencillas y relativamente lentas, una población enorme puede abordar a la vez numerosas partes del mismo problema.
Dan Nicolau padre (izquierda) y Dan Nicolau hijo (derecha), coautores de la investigación que ha permitido desarrollar un bioordenador basado en bacterias vivas. Crédito: IA-Gemini / RexMolón Producciones / Foto original: Dan Nicolau Sr.
El problema matemático que los investigadores consiguieron resolver con bacterias
Para demostrar que su bioordenador funcionaba, los científicos escogieron un desafío clásico de la informática conocido como problema de la suma de subconjuntos (SSP, por sus siglas en inglés).
Consiste en determinar si, dentro de un conjunto de números, existe alguna combinación cuya suma alcance un valor determinado.
Pensemos, por ejemplo, en los números 1, 3 y 4. Si queremos obtener el resultado 4, existen dos soluciones: seleccionar únicamente el número 4 o sumar 1 y 3.
Con tres números, encontrar la respuesta es sencillo. Pero la dificultad aumenta de forma extraordinaria cuando crece el conjunto de elementos.
Con diez números existen 1.024 subconjuntos posibles. Con veinte, más de un millón. Y con cien, el número de combinaciones alcanza aproximadamente 1,27 × 10³⁰, una cifra difícil incluso de imaginar.
Qué son los problemas NP-completos
El problema de la suma de subconjuntos pertenece a una familia matemática denominada NP-completos, que se caracteriza por problemas para los que resulta relativamente sencillo comprobar una solución propuesta, pero para los que no se conoce un algoritmo general capaz de resolver todos los casos de modo eficiente.
Estos desafíos aparecen en campos tan diversos como la criptografía, la planificación logística, la optimización industrial y determinadas investigaciones de biología molecular.
Los ordenadores convencionales disponen de algoritmos especializados y métodos de procesamiento paralelo que pueden resolver muchos de estos problemas. Sin embargo, algunas variantes se vuelven extraordinariamente difíciles cuando aumenta el número de posibilidades.
El equipo de McGill decidió trasladar ese desafío matemático a un laberinto microscópico que pudiera ser recorrido por organismos vivos.
Un laberinto microscópico donde las bacterias hacen cálculos
El bioordenador está construido mediante técnicas de microfluídica, una tecnología que permite controlar el movimiento de líquidos y partículas microscópicas a través de canales de dimensiones extraordinariamente pequeñas.
Los investigadores transformaron el problema matemático en una red física de conductos y bifurcaciones. Para fabricarla utilizaron un material transparente llamado polidimetilsiloxano (PDMS), un polímero ampliamente empleado en dispositivos microfluídicos y permeable al oxígeno.
Los canales tienen calibres del orden de micrómetros, es decir, millonésimas de metro, suficientes para permitir el desplazamiento de las bacterias.
En determinadas intersecciones, los microorganismos pueden tomar dos direcciones diferentes. Cada alternativa representa una decisión: incluir un número en la suma o descartarlo.
Otras intersecciones permiten continuar sin cambiar de dirección, mientras que algunos canales reúnen las trayectorias procedentes de caminos distintos.
Estas estructuras actúan como puertas lógicas físicas, porque la disposición de sus paredes determina qué movimientos son posibles y, por tanto, qué operaciones se realizan.
Cuando las bacterias alcanzan las salidas, los investigadores comprueban cuáles de ellas corresponden a soluciones válidas.Para ello utilizan microscopios y programas de análisis automatizado de imágenes capaces de registrar los movimientos bacterianos y reconstruir los caminos recorridos.
De esta manera, el dispositivo puede responder a dos preguntas fundamentales: si existe una combinación de números que produzca una suma determinada y qué combinaciones permiten obtenerla.
El cálculo no sucede en el interior de un chip electrónico, sino en el movimiento colectivo de los microorganismos a través de una arquitectura diseñada matemáticamente.
Células de la bacteria Vibrio natriegens en proceso de división, observadas mediante microscopía de superresolución. La membrana celular aparece en rojo y el ADN en amarillo. Cortesía: Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre / Spahn
«Vibrio natriegens», la bacteria que multiplica la potencia del bioordenador
La innovación más importante de este bioordenador no consiste únicamente en utilizar bacterias como procesadores, sino en aprovechar su capacidad para reproducirse durante el cálculo.
Para comprobarlo, los investigadores trabajaron con dos especies bacterianas:
✅ Una cepa de Escherichia coli, ampliamente utilizada en investigación.
✅ Una cepa de Vibrio natriegens, conocida por su extraordinaria velocidad de crecimiento.
Esta última puede duplicar su población aproximadamente cada nueve o doce minutos en condiciones favorables. Eso significa que, mientras una bacteria avanza por los canales, puede dividirse y producir dos células que continúan desplazándose. Si ambas vuelven a reproducirse, el número de participantes sigue aumentando.
Es como si un ordenador convencional fabricara nuevos procesadores mientras ejecuta un programa.
🗣️ «La división exponencial de las bacterias puede crecer hasta ajustarse al tamaño del problema. Es una forma completamente nueva de computación», destaca Nicolau.
Los experimentos demostraron que las bacterias efectivamente se multiplicaban dentro de las redes utilizadas para realizar los cálculos.
En uno de los dispositivos, observado durante aproximadamente veintiséis minutos, Vibrio natriegens dispuso de tiempo suficiente para completar alrededor de dos ciclos de duplicación. La Escherichia coli, cuya reproducción es más lenta, mostró una capacidad de multiplicación considerablemente inferior durante el mismo intervalo.
Esta diferencia confirma que la velocidad reproductiva de los microorganismos puede convertirse en un factor determinante del rendimiento computacional.
En términos sencillos, cuanto mayor sea el número de bacterias que exploran la red, más posibilidades matemáticas pueden investigarse en paralelo, siempre que el dispositivo disponga de espacio suficiente.
Qué resultados consiguió el bioordenador bacteriano
Los investigadores comprobaron que las bacterias podían recorrer las redes siguiendo las reglas matemáticas incorporadas a sus diseños y que sus trayectorias permitían identificar respuestas válidas.
También analizaron los errores cometidos en las intersecciones.
En las bifurcaciones diseñadas para mantener la dirección de movimiento, la proporción de trayectorias incorrectas fue del 1,3 % para la Escherichia coli y de solo el 0,3 % para la Vibrio natriegens.
Estos resultados indican que la geometría de los canales puede orientar eficazmente el comportamiento de los microorganismos sin necesidad de controlar una a una cada bacteria.
El equipo también examinó redes más grandes. En una serie especial de experimentos basada en el triángulo de Pascal, consiguió trabajar con conjuntos de hasta cien elementos y obtener señales de funcionamiento en redes todavía mayores.
Recordemos que el triángulo de Pascal es una disposición matemática de números en forma triangular, donde cada cifra se obtiene sumando las dos situadas inmediatamente encima. En este caso, los investigadores emplearon una arquitectura relacionada con esa estructura para estudiar cómo se comportaban las bacterias al atravesar numerosas intersecciones.
Aunque estas pruebas representaban un número enorme de combinaciones posibles, utilizaban problemas especialmente sencillos y repetitivos.
Por ello, no significan que el dispositivo haya resuelto cualquier problema NP-completo de cien variables. Su valor científico reside en demostrar que las redes biológicas pueden ampliarse considerablemente y seguir funcionando.
Ilustración conceptual de varias bacterias frente al triángulo de Pascal, una estructura matemática utilizada por los investigadores para comprobar la capacidad de cálculo de su bioordenador. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
¿Puede un bioordenador bacteriano ser más rápido y consumir menos energía que un ordenador convencional?
La posibilidad de superar a los procesadores electrónicos constituye una de las principales motivaciones de la investigación.
Los autores elaboraron simulaciones matemáticas utilizando características observadas experimentalmente: velocidad de desplazamiento, tasa de reproducción bacteriana, frecuencia de errores y dimensiones de las redes. Después compararon las estimaciones con distintos procesadores electrónicos, entre ellos un AMD Ryzen Threadripper de alto rendimiento.
Los modelos sugieren que, en determinados problemas combinatorios y bajo condiciones favorables, el crecimiento de la población bacteriana podría compensar la lentitud individual de cada microorganismo y ofrecer ventajas frente a algunas estrategias de cálculo electrónico.
Sin embargo, esas previsiones no equivalen a una demostración experimental de superioridad.
Las comparaciones se realizaron con procedimientos concretos de búsqueda exhaustiva y no contemplan todas las optimizaciones algorítmicas posibles en la informática convencional. Además, existe una limitación física importante: los microorganismos ocupan espacio.
En una de las simulaciones más favorables, el volumen bacteriano necesario para alcanzar un rendimiento comparable al de un procesador AMD Ryzen estudiado era de aproximadamente un metro cúbico, equivalente a mil litros.
El resultado muestra hasta qué punto la multiplicación de procesadores biológicos puede convertirse en una ventaja y, al mismo tiempo, en un problema.
¿Cuánta energía necesita un ordenador biológico?
Los investigadores también realizaron estimaciones sobre el consumo energético asociado al desplazamiento bacteriano. Sus cálculos sitúan la energía de una operación elemental en torno a 2 × 10⁻¹⁸ julios, varios órdenes de magnitud por debajo de las estimaciones de determinadas operaciones electrónicas.
Pero esta cifra no representa el consumo total del dispositivo.
Las bacterias necesitan energía para mantener su metabolismo, sobrevivir y reproducirse. Además, el bioordenador requiere sistemas de observación, control ambiental y procesamiento digital para interpretar los resultados.
Por tanto, todavía no se ha demostrado que el sistema completo consuma menos energía que un ordenador electrónico equivalente. Se trata de una posibilidad interesante que deberá comprobarse mediante futuras evaluaciones experimentales.
Esquemas e imágenes de microscopía electrónica de las intersecciones del bioordenador bacteriano, diseñadas para dividir, mantener o reunir las trayectorias de las bacterias mientras realizan operaciones matemáticas. Cortesía: Sudalaiyadum Perumal y colaboradores, Microsystems & Nanoengineering (2026)
Los grandes obstáculos: bacterias que se atascan y errores de cálculo
La capacidad de reproducción que hace tan prometedor al dispositivo también puede convertirse en su principal debilidad. En efecto, cuando la población bacteriana aumenta demasiado, los canales pueden congestionarse y dificultar el movimiento de los microorganismos. Además, las bacterias necesitan nutrientes y condiciones ambientales adecuadas para mantenerse activas durante el funcionamiento del ordenador.
Los investigadores plantean distintas soluciones para superar estos problemas, como diseñar canales más profundos, construir redes tridimensionales y controlar localmente la temperatura para regular el movimiento y la reproducción bacteriana.
Otra dificultad consiste en reducir los errores que se producen cuando una bacteria toma una dirección incorrecta. Aunque las tasas medidas resultan pequeñas, incluso los fallos ocasionales pueden acumularse en redes con miles de intersecciones.
También será necesario desarrollar dispositivos más flexibles, capaces de modificar las operaciones matemáticas sin tener que fabricar una estructura física nueva para cada problema.
El bioordenador actual, por tanto, no es un ordenador universal programable, sino un prototipo especializado en resolver determinados problemas mediante computación biológica paralela.
Veinte años de investigación para convertir organismos vivos en ordenadores
La propuesta de utilizar sistemas biológicos para realizar operaciones matemáticas tiene antecedentes importantes. En 1994, el científico Leonard Adleman, profesor en Ciencias de la Computación y Biología Molecular de la Universidad del Sur de California, demostró que las moléculas de ADN podían utilizarse para resolver un problema combinatorio, lo que inauguró una línea de investigación conocida como computación molecular.
En 2016, un equipo internacional en el que participaron Dan V. Nicolau y Dan V. Nicolau Jr. publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) una demostración de computación paralela mediante redes nanofabricadas recorridas por filamentos proteicos impulsados por motores moleculares.
Aquellos dispositivos utilizaban componentes biológicos para explorar distintas soluciones matemáticas, pero sus unidades de cálculo no tenían la capacidad autónoma de reproducirse.
El nuevo trabajo introduce precisamente esa posibilidad. Según la Universidad McGill, el proyecto es resultado de unos veinte años de colaboración entre investigadores de Canadá, Europa, el Reino Unido y Australia.
Otros estudios recientes sobre ordenadores construidos con bacterias
La investigación de McGill coincide con otros avances que reflejan el creciente interés científico por la computación biológica.
En agosto de este año, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), encabezados por Christopher Voigt, publicaron en Nature Chemical Biology un estudio sobre circuitos biológicos construidos mediante bacterias organizadas sobre una superficie.
En este caso, las células no tenían que recorrer un laberinto. Los investigadores aprovecharon la comunicación química entre cinco tipos de bacterias diseñadas para actuar como componentes de circuitos lógicos.
El sistema permitió reproducir distintas operaciones computacionales, incluidos circuitos sumadores capaces de realizar cálculos aritméticos.
Investigadores del MIT han desarrollado bacterias capaces de funcionar como transistores biológicos, lo que les ha permitido crear «circuitos electrónicos vivos» que procesan información mediante señales químicas. Cortesía: Investigadores del MIT / MIT News
Por otra parte, un equipo encabezado por Paul Ahavi, de la University Paris Saclay, en Francia, publicó en 2026, en Cell Systems, una investigación que utilizaba patrones de crecimiento bacteriano para procesar información.
Este enfoque, conocido como computación de reservorio, aprovecha la respuesta dinámica de un sistema biológico a diferentes estímulos y la combina con herramientas de análisis para reconocer patrones.
Los investigadores demostraron aplicaciones experimentales relacionadas con el análisis de muestras biológicas, entre ellas la clasificación de muestras de plasma de pacientes con COVID-19 según la gravedad posterior de la enfermedad.
Aunque utilizan principios diferentes, estos trabajos comparten una idea: los organismos vivos pueden convertirse en componentes funcionales de sistemas capaces de procesar información.
Aplicaciones futuras: inteligencia artificial, criptografía y proteínas
Los investigadores de McGill consideran que la computación bacteriana podría utilizarse en problemas especialmente difíciles para los sistemas convencionales.
Una de las posibilidades es la criptografía, disciplina que estudia métodos para proteger la información mediante operaciones matemáticas.
Los problemas combinatorios desempeñan un papel relevante en determinadas técnicas criptográficas, por lo que encontrar nuevas formas de resolverlos podría resultar útil tanto para estudiar su seguridad como para desarrollar métodos de cálculo especializados.
Otra aplicación potencial es la optimización matemática, presente en actividades como la planificación de rutas, la distribución de recursos y la organización de procesos industriales.
La biología molecular representa un tercer ámbito de interés.
«Nuestro método está adaptado a problemas que los ordenadores electrónicos no están diseñados para resolver, como determinar la estructura de las proteínas», afirma Nicolau.
🗣️ El investigador también plantea una diferencia respecto a la inteligencia artificial: «Se ha dicho que la IA ha resuelto este problema, pero eso es solo parcialmente cierto, porque únicamente puede examinar los datos disponibles. Nosotros proponemos esta tecnología para resolver problemas, no para hacer estimaciones basadas en información del pasado».
Esta afirmación requiere una precisión. Sistemas de inteligencia artificial como AlphaFold, desarrollados por Google DeepMind y sus colaboradores, no se limitan a consultar estructuras conocidas: utilizan modelos de aprendizaje profundo para predecir configuraciones moleculares que no estaban directamente presentes en sus datos de entrenamiento.
Además, el bioordenador bacteriano todavía no ha demostrado que pueda determinar estructuras de proteínas ni superar las capacidades de estos sistemas de inteligencia artificial.
Su posible utilidad en este campo es, por ahora, una perspectiva de investigación.
Los propios autores reconocen que su intención no consiste en sustituir a los ordenadores electrónicos o cuánticos, sino en ofrecer una herramienta complementaria especializada en problemas matemáticos concretos.
Un ordenador que se reproduce: una nueva frontera de la computación
El descubrimiento plantea una pregunta que va más allá de conseguir procesadores más rápidos: ¿es imprescindible que un ordenador esté construido con circuitos electrónicos?
En un dispositivo convencional, los transistores controlan el paso de señales eléctricas. En el sistema de McGill, las decisiones matemáticas están representadas por caminos físicos y quienes los recorren son organismos vivos.
Las bacterias no comprenden el problema que están resolviendo ni necesitan conocer las reglas matemáticas. Su comportamiento natural, combinado con la geometría de la red, permite realizar operaciones computacionales.
El avance demuestra que un proceso biológico tan elemental como la reproducción celular puede utilizarse para aumentar los recursos de un sistema de cálculo mientras permanece en funcionamiento.
Queda mucho por investigar antes de que estos dispositivos resulten competitivos fuera del laboratorio. Habrá que mejorar su precisión, controlar el crecimiento bacteriano, reducir los costes de fabricación y comprobar sus ventajas energéticas en condiciones reales.
Pero el principio fundamental ya se ha demostrado: es posible construir un ordenador cuyos procesadores estén vivos y puedan multiplicarse mientras trabajan.
Quizá algunos ordenadores del futuro no se fabriquen exclusivamente con silicio. También podrían incorporar microorganismos capaces de explorar, reproducirse y realizar operaciones matemáticas.
La naturaleza lleva miles de millones de años perfeccionando la capacidad de las células para responder a su entorno. Ahora los científicos están empezando a aprovechar esa habilidad para hacer algo que, hasta hace relativamente poco, parecía reservado a las máquinas: calcular. ▪️(3-noviembre-2026)
Preguntas frecuentes sobre el bioordenador bacteriano
¿Cómo pueden unas bacterias realizar cálculos matemáticos? ¿Podrían superar a los ordenadores convencionales? Estas son las respuestas a las principales preguntas sobre una tecnología que utiliza microorganismos vivos para procesar información.
¿Qué es un ordenador bacteriano?
Es un tipo de bioordenador que utiliza bacterias vivas como componentes de un sistema computacional. En el prototipo desarrollado por la Universidad McGill, sus movimientos por una red de microcanales representan operaciones matemáticas, mientras que su capacidad de reproducción permite aumentar el número de unidades de cálculo.
¿Cómo pueden las bacterias realizar cálculos matemáticos?
Las bacterias se desplazan por canales microscópicos diseñados para representar decisiones matemáticas. Cada bifurcación corresponde a una operación y las diferentes trayectorias conducen a posibles resultados. El sistema identifica las soluciones mediante el análisis de los recorridos de los microorganismos.
¿Qué bacterias utiliza el bioordenador de McGill?
Los investigadores utilizaron una cepa móvil de Escherichia coli y la especie Vibrio natriegens. Esta última resulta especialmente interesante porque, en condiciones favorables, puede duplicar su población aproximadamente cada nueve o doce minutos, generando nuevas unidades biológicas de procesamiento.
¿Es más rápido el bioordenador que un ordenador convencional?
Todavía no se ha demostrado experimentalmente. Las simulaciones de los investigadores sugieren que la multiplicación bacteriana podría ofrecer ventajas en determinados problemas matemáticos complejos. Sin embargo, el prototipo aún no ha demostrado superar a los procesadores electrónicos modernos en una comparación directa.
¿Consume menos electricidad un bioordenador bacteriano?
Los cálculos indican que el movimiento bacteriano puede requerir muy poca energía por operación elemental. No obstante, todavía no se ha evaluado el consumo energético completo del sistema, incluidos los equipos necesarios para observar, controlar y analizar el comportamiento de las bacterias.
¿Puede utilizarse este ordenador biológico para inteligencia artificial?
Por ahora no se ha demostrado una aplicación directa del dispositivo en sistemas de inteligencia artificial. Sus creadores plantean que futuras versiones podrían ayudar a resolver problemas de optimización relacionados con la IA, la criptografía y la biología molecular.
¿Podrían los ordenadores bacterianos sustituir a los actuales?
No es el objetivo de esta investigación. Sus responsables proponen utilizar la computación bacteriana como una tecnología complementaria, especializada en problemas matemáticos que puedan beneficiarse del procesamiento paralelo mediante microorganismos vivos.
Fuente científica: Sudalaiyadum Perumal y colaboradores, Microsystems & Nanoengineering (2026). Consultar el estudio original.
Información faclitada por la Universidad McGill
Fuente: Sudalaiyadum Perumal, A., van Delft, F. C. M. J. M., Ippoliti, G. et al. Amplification of computational power by the multiplication of bacteria exploring microfluidic networks encoding mathematical problems. Microsyst Nanoeng (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41378-026-01341-x
