Con 118 años de historia y presencia en más de 70 países, Hijos de Rivera es artífice de cervezas, aguas minerales, vinos y sidras con marcas como Estrella Galicia, 1906, Cabreiroá, Ponte de Boga o Maeloc. Socia del Cluster Tecnolóxico Empresarial das Ciencias da Vida (Bioga), la compañía se ha convertido en pionera a nivel mundial en el uso de la computación cuántica y la inteligencia artificial (IA) para realizar una simulación de la percepción del sabor.
Lo ha hecho a través de un proyecto colaborativo junto a Fujitsu International Quantum Center, el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) y la Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM). La iniciativa, que arrancó hace tres años, se propone explorar las posibilidades de la cuántica a la hora de evaluar las asociaciones más relevantes entre moléculas, un proceso conocido en el ámbito científico como docking molecular.
Moléculas y sabores
La percepción del sabor está gobernada por distintos receptores moleculares presentes en nuestras papilas gustativas y que son responsables de que percibamos los sabores básicos: dulce, ácido, amargo, salado y umami, pero también sensaciones, como el picante o el frescor. “Cuando una molécula presente en un alimento interacciona con estos receptores, se activa una señal que se transmitirá al cerebro, generando una sensación que percibimos como sabor”, explica a esta publicación Jose Manuel López Vilariño, responsable de I+D de Hijos de Rivera y presidente de Bioga desde el pasado mes de junio.
El experto recalca que el concepto de sabor “es complejo”, ya que el ser humano posee más de una veintena de receptores y, en cada alimento, existen un gran número de moléculas susceptibles de generar esas interacciones que configurarán el sabor de la bebida o comida. “Por todo ello, se trata de un reto; un desafío de futuro en el que grupos de investigación de todo el mundo realizan importantes esfuerzos que permiten avanzar y discernir el comportamiento de una sensación tan lúdica como es el sabor”.
La tecnología
Debido a que las posibles combinaciones de las interacciones que se pueden generar entre un alimento y los citados receptores son enormes, es necesario el empleo de sofisticados modelos en centros de súper computación. “Realizar estos ensayos en un laboratorio convencional sería inviable por el ingente número de análisis requeridos”, añade López Vilariño.
Hijos de Rivera se propuso evaluar cuál sería el comportamiento que tendrían frente al receptor de frescor diferentes moléculas presentes en el lúpulo. En el proyecto utilizaron sistemas clásicos de computación de alto rendimiento, a través de los que observaron “ligeras discrepancias” frente al que debería ser el comportamiento real de determinadas moléculas con propiedades bien conocidas.
En ese momento surgió la posibilidad de colaborar con el International Quantum Center (impulsado por Fujitsu), el CESGA y la UCAM. “Gracias al trabajo conjunto, empleamos modelos cuánticos de cálculo; algoritmos que nos ofrecieron resultados más ajustados a la realidad”. Primero ensayaron en el Digital Annealer, el computador inspirado en cuántica que tiene Fujitsu en Japón. Posteriormente, trabajaron con el emulador cuántico del CESGA, para comprobar que era viable obtener resultados adecuados. Finalmente, pudieron realizar los ensayos con el ordenador puramente cuántico del Centro de Supercomputación de Galicia, bautizado como Qmio, uno de los 20 ordenadores cuánticos que existen hoy en todo el mundo.
Eficiencia y agilidad
López Vilariño aclara que el objetivo de la investigación, de la que ya han obtenido los primeros resultados, no es desarrollar nuevos productos configurando su sabor mediante cálculo computacional. “Sería una labor terriblemente ardua. Sin duda, es mejor dejarla en manos de nuestro equipo de maestros cerveceros”. Sin embargo, el proyecto sí les ayudará a evaluar cual puede ser, a priori, el ‘sabor’ de una molécula determinada. “Es en este punto donde la iniciativa gana en importancia”.
El responsable de I+D de Hijos de Rivera profundiza en la relevancia de lo que tienen entre manos en términos de eficiencia y agilidad. “En la investigación alrededor de alimentos y bebidas funcionales, se busca incorporar determinadas moléculas con una actividad beneficiosa para el consumidor. Si tras un proceso de investigación de laboratorio, que puede llevar años y un elevado coste, llegamos a la etapa de prototipado y observamos que esta molécula funcional aporta un sabor tan desagradable que la hace incompatible, se habrán perdido muchísimos recursos”.
La modelización mediante cálculo computacional lo cambia todo. “Comprobamos, antes de disponer de ella o de haberla purificado, si el ‘sabor’ que va a aportar una molécula determinada encaja dentro de unos parámetros normales, un hecho que la convierte en una candidata adecuada. Una vez los modelos están entrenados, la rapidez de estas técnicas nos lleva a discernir de una manera más ágil cuáles serán las moléculas mejor posicionadas”.
IA + cuántica: una suma de capacidades sin precedentes
“Cuando empezamos a trabajar con las herramientas de cálculo computacional, necesitábamos analizar los cálculos uno a uno”, argumenta José Manuel López Vilariño. “A día de hoy, tras entrenar los modelos de cálculo con inteligencia artificial, podemos realizar determinaciones con cientos de miles de combinaciones. El incremento en el factor de escala que permite el empleo de herramientas de IA es enorme. Sin duda, acelerará el desarrollo de procesos”.
El experto opina que, de forma paralela, el día de mañana la computación cuántica podrá suponer una mejora notable en los cálculos, especialmente en aquellos donde más influya la capacidad de combinatoria. “En nuestro caso, no solo la velocidad es importante. Estamos estudiando problemas de interacción cuántica entre moléculas. También queremos observar si los resultados obtenidos con algoritmos cuánticos son más precisos que mediante computación clásica”.
Pese a la relevancia de este paso adelante, López Vilariño prefiere poner los pies en el suelo, ya que se trata de tecnologías con distintos ritmos de maduración. “La IA está en plena efervescencia. No cesan de surgir nuevas aplicaciones y la disponibilidad de equipos informáticos de bajo coste y una elevada capacidad de cálculo facilita mucho su progresión. Sin embargo, la cuántica aún está en una fase temprana. Precisa del desarrollo nuevos algoritmos de cálculo. Eso sí, no hay duda de que, antes o después, se convertirá en la tecnología que ofrecerá mejores prestaciones. Así que, todo lo avanzado en esta línea de conocimiento será experiencia acumulada cuando llegue la supremacía cuántica”.
