Biocomputação: Equipes partem rumo à computação de base biológica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/08/2018

A biocomputação também permitirá melhores interfaces entre o humano e o eletrônico.
[Imagem: Yonggang Ke/Emory/Georgia Tech]

Dados e processamento usando DNA

A Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF) anunciou que irá financiar oito equipes de diversas instituições com o objetivo de criar semicondutores e sistemas de computação e armazenamento de dados de base biológica.

O objetivo é criar plataformas que integrem a biologia sintética à tecnologia dos semicondutores. Em outras palavras, fundir biologia e engenharia elétrica para construir novos tipos de memória eletrônica baseados em DNA e outras moléculas orgânicas.

Segundo a NSF, esses sistemas de armazenamento de informações futurísticos estarão na interseção da biologia, física, química, ciência da computação, ciência e engenharia de materiais.

"Embora os recursos atuais [de armazenamento de dados] tenham melhorado drasticamente nas últimas décadas, materiais como o silício têm restrições físicas que parecem limitar a computação em escalas muito pequenas. Materiais e designs baseados na biologia sugerem possibilidades intrigantes para superar esses obstáculos - com menor custo de energia," disse Dawn Tilbury, da agência de financiamento.

As estimativas são de que as estruturas biológicas integradas com a tecnologia de semicondutores possam armazenar 1.000 vezes mais dados do que as tecnologias atuais, e retê-los por mais de um século, consumindo muito menos energia.

O projeto da ROM de DNA pretende gravar em moléculas de DNA dados que possam ser lidos eletronicamente.
[Imagem: Josh Hihath/UC Davis-Yonggang Ke/Emory University]

ROM de DNA

O esforço da NSF pode ser uma resposta a uma iniciativa europeia, lançada no ano passado, que lançou as bases para a construção do primeiro biocomputador.

É certo que o armazenamento de dados em DNA detém o recorde de densidade há algum tempo, mas o ser humano médio armazena 40 exabytes - 40 milhões de terabytes - de informações em seu DNA, e moléculas de DNA podem permanecer estáveis por milhares de anos, mostrando que há muito espaço para melhorias para os sistemas sintéticos.

É por isso que uma das equipes pretende construir uma ROM - uma memória somente leitura, que não perde dados na ausência de energia - usando não as bases químicas do DNA, mas as propriedades elétricas das moléculas de DNA. Diferentes moléculas de DNA têm diferentes condutâncias elétricas e essas propriedades - em vez do próprio código da letra do DNA - podem representar os zeros e uns da informação digital.

Além disso, os estudos mais recentes têm demonstrado que o processamento de informações é uma parte crítica de como os sistemas biológicos funcionam, o que deu força ao emergente campo da biocomputação.

Os projetos que estão recebendo financiamento incluem o armazenamento de dados usando DNA, uma memória de ácidos nucleicos, uma rede neural implementada em levedura, a automatização do projeto de circuitos genéticos, componentes bioeletrônicos e novos métodos para comunicação molecular.

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