Computação orgânica veio para ficar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2011

Biocomputadores

Os chamados biocomputadores parecem decididos a sair da categoria de curiosidades científicas.

Ainda que ninguém espere que eles venham a rivalizar com os computadores tradicionais, um circuito biológico capaz de fazer cálculos e tomar decisões pode ter inúmeras aplicações.

"Mentes robóticas", sensores ambientais e sistemas capazes de decidir quando e qual dose de medicamento liberar no interior do corpo humano estão entre essas possibilidades.

Mas talvez haja mais: a possibilidade de computações paralelas maciças, por exemplo, similares às do cérebro humano, não são mais sonho.

Projeto de uma porta lógica modular "genética" - feita com DNA e células bacterianas.
[Imagem: Wang et al./Nature]

Portas lógicas biológicas

Nessa área dos "computadores que crescem" praticamente tudo é novidade, sendo ainda difícil distinguir uma abordagem realmente promissora de outras que esbarrarão em becos sem saída.

Mas algo se destaca no trabalho do professor Richard Kitney e seus colegas do Imperial College London.

Eles construíram portas lógicas verdadeiras usando bactérias inofensivas e moléculas de DNA - portas lógicas que em tudo se assemelham às portas lógicas dos processadores de silício.

As portas lógicas são os elementos funcionais mais básicos de um processador, construídas com os ainda mais fundamentais transistores - elas são, por assim dizer, os primeiros elementos de um processador capazes de "tomar decisões".

Outros pesquisadores já haviam demonstrado que essas portas lógicas biológicas eram possíveis, mas a equipe britânica agora não apenas construiu portas AND e NOT, como também as uniu para formar uma mais complexa porta NAND.

Ou seja, estas portas bio-lógicas são modulares, podendo ser unidas para formar circuitos mais complexos.

"Agora que nós demonstramos que podemos replicar esses componentes usando bactérias e DNA, nós esperamos que nosso trabalho possa levar a uma nova geração de processadores biológicos, cuja aplicação no processamento de informações poderá ser tão importante quanto seus equivalentes eletrônicos," disse o Dr. Kitney.

Em (a) pode-se ver a molécula DDQ. Os outros painéis mostram a molécula em seus vários estados e configurada como um circuito orgânico.
[Imagem: Bandyopadhyay et al.]

Computação paralela maciça

Uma equipe japonesa adotou um enfoque aparentemente mais simples, e com um resultado ainda mais promissor.

Eles demonstraram que moléculas orgânicas podem fazer computações paralelas maciças, similares às verificadas no cérebro humano.

Anirban Bandyopadhyay e seus colegas do Instituto Nacional para Ciência dos Materiais usaram uma molécula em formato de anel chamada DDQ - 2,3-dicloro-5,6-diciano-p-benzoquinona.

A molécula circular DDQ pode existir em quatro estados condutores diferentes, dependendo da localização dos elétrons aprisionados ao seu redor.

Os pesquisadores mudaram a molécula de um estado para outro disparando correntes elétricas sobre ela, em várias tensões.

O estado inicial da molécula foi "setado" usando a ponta de um microscópio eletrônico de tunelamento, mas isto também pode ser feito colocando-a sob um campo elétrico.

A seguir, os pesquisadores japoneses conectaram seis das moléculas DDQ sobre um substrato de ouro, criando um circuito no qual as moléculas se comunicam de forma comparável aos neurônios, apenas que, neste caso, elas se influenciam trocando seus elétrons.

A troca de elétrons significa que o circuito pode se reconfigurar, permitindo seu uso para a realização de cálculos complexos, sem que uma molécula dependa da anterior.

"A capacidade do conjunto de reconfigurar-se espontaneamente para um novo problema nos permite realizar esquemas de computação convencionais, como portas lógicas e decomposições Voronoi, bem como para reproduzir dois fenômenos naturais: a difusão de calor e a mutação das células normais em células cancerosas," afirmam os pesquisadores.

Embora ainda seja difícil prever os futuros desenvolvimentos dessa abordagem, é inegável que ela representa uma demonstração clara de uma computação paralela, muito diferente da computação serial dos processadores eletrônicos atuais.

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