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Informática

Biocomputadores terão velocidade determinada pelo alimento disponível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/01/2010

Biocomputadores terão velocidade determinada pelo alimento disponível
Os experimentos in vitro poderão acelerar as taxas das computações observadas nos ambientes naturais dos computadores biológicos, bastando para isso injetar mais energia no sistema - ou seja, mais alimento.
[Imagem: Vanderbilt University]

Pesquisadores da Universidade de Kent, no Reino Unido, divulgaram avanços importantes no campo da computação biológica.

Segundo eles, a computação feita por organismos vivos tem alguns limites fundamentais na velocidade de processamento - mas esses limites podem ser manipulados controlando-se a quantidade de alimentos disponíveis para esses computadores biológicos.

Computação biomolecular

O campo da computação molecular nasceu das tentativas de utilizar os componentes de organismos vivos - principalmente os genes - para rodar cálculos matemáticos no interior de células vivas.

Hoje, a eletrônica molecular também está avançando com moléculas inertes - orgânicas ou não - o avanço mais recente nesta área foi a criação do primeiro transístor molecular.

Isto causou uma divisão nesta área de pesquisas, fazendo com que os estudos com organismos vivos inaugurassem uma nova especialidade, chamada de computação biomolecular.

Atualmente, a maioria dos trabalhos em computação biomolecular é teórica, embora os primeiros avanços práticos já tenham sido apresentados, incluindo a criação de um compilador para biocomputadores e formas naturais de ler os resultados das computações.

Os usos futuros da tecnologia incluem computadores que poderão ser usados para liberar medicamentos no interior do corpo humano de forma autônoma, conforme encontrem determinadas condições ou tipos de células, como as células de um tumor.

Limites da computação biológica

Como computadores, biológicos ou não, estão sempre associados com velocidade de processamento, Dominique Chu e Radu Zabet resolveram explorar as possibilidades reais das "máquinas vivas" preconizadas pela biocomputação.

"Nossa pesquisa demonstra que a velocidade dos biocomputadores moleculares é fundamentalmente limitada pela sua taxa metabólica, ou seja, pela sua capacidade de processar energia. Uma de nossas principais conclusões é que um computador molecular deve equilibrar um trade-off entre a velocidade com que a computação é realizada e a precisão do resultado," explica o Dr. Chu.

"No entanto, um computador molecular pode aumentar tanto a velocidade quanto a confiabilidade de uma computação aumentando a energia que ele investe nos cálculos. Com relação aos computadores biomoleculares, quando falamos de energia, estamos falando de fontes de alimento," explica ele.

Estas conclusões representam limitações para o uso dos computadores biomoleculares no interior do corpo, por exemplo, onde a quantidade de alimento nem sempre pode ser controlada com precisão.

Por outro lado, os experimentos in vitro poderão acelerar as taxas das computações observadas nos ambientes naturais dos computadores biológicos, bastando para isso injetar mais energia no sistema - ou seja, mais alimento.

Computadores vivos

Os organismos vivos desempenham funções em vários níveis diferentes que podem ser exploradas para a execução de computações. Os exemplos vão desde o sistema nervoso complexo dos animais superiores, até as proteínas individuais.

Entender os limites de eficiência de cada um desses níveis é importante para que os cientistas possam centrar seus estudos em mecanismos mais promissores.

"Este é um dos primeiros trabalhos a analisar os limites fundamentais sobre os limites de velocidade dos biocomputadores moleculares", disse ele.

Design do mundo vivo

O Dr. Chu afirma que o estudo é importante também para a computação em geral e mesmo para o entendimento do funcionamento dos sistemas biológicos.

Segundo ele, além das implicações teóricas e práticas para o campo das máquinas moleculares, o estudo mostra o quanto ainda precisamos compreender sobre o próprio funcionamento dos seres vivos, que exploram as potencialidades de cálculo de uma forma que a ciência ainda não compreende totalmente.

Essa compreensão deve se aprofundar, se quisermos de fato reproduzir as capacidades de computação e de decisão observadas mesmo nas unidades mais básicas das moléculas e das células vivas.

"Nossos resultados são potencialmente de grande importância teórica e prática. Muito trabalho resta a ser feito para compreender suas implicações para o campo da computação molecular, mas também para a nossa compreensão dos princípios de design do mundo vivo," conclui ele.

Bibliografia:

Artigo: Computational limits to binary genes
Autores: Nicolae Radu Zabet, Dominique F. Chu
Revista: Interface
Data: December, 2009
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1098/rsif.2009.0474





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