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Computação de DNA demonstra multitarefa real

Computação de DNA demonstra multitarefa real
O processador de DNA solucionou um dos problemas mais difíceis da computação clássica, o chamado problema do caixeiro-viajante. [Imagem: Jian-Jun Shu et al. - 10.1021/acs.jpcb.5b02165]

Computação à base de DNA

Muitos acreditam que os biocomputadores, com processadores à base de DNA, poderão ajudar a superar os limites práticos da computação convencional à base de silício.

Cientistas chineses, adeptos dessa linha, apresentaram progressos nessa direção com o que eles chamam de "GPS baseado em DNA", um bioprocessador capaz de calcular a melhor rota entre dois pontos.

Jian-Jun Shu e seus colegas da Universidade Tecnológica de Nanyang afirmam estar explorando o uso de DNA pela sua programabilidade, pelo seu tamanho minúsculo e também pelo seu "potencial de velocidade".

Processamento paralelo

Até agora já foram demonstrados circuitos de DNA capazes de armazenar e processar informações, inclusive realizando algumas tarefas básicas de computação. Mas nenhum deles se destaca pela velocidade.

Shu aposta que o processamento rápido poderá vir com o paralelismo permitido pela computação com o material genético.

Para demonstrar esse "potencial de velocidade", a equipe construiu um processador de DNA que executa duas tarefas de computação ao mesmo tempo.

Em um mapa de seis locais e vários caminhos possíveis, o bioprocessador calcula as rotas mais curtas entre dois pontos de partida diferentes e dois destinos, solucionando um dos problemas mais difíceis da computação clássica, o chamado problema do caixeiro-viajante.

GPS de DNA

A equipe afirma que, além da simplicidade e rapidez da sua abordagem, em relação a outros processadores baseados em DNA, seu sistema poderia ajudar os cientistas a entender como o "GPS interno" do cérebro funciona.

"Como um exemplo da capacidade multitarefa, apresentamos um processador in vitro à base de DNA, programável para o planejamento ótimo de rotas, similar às unidades funcionais incorporadas nos atuais sistemas de navegação," escreve a equipe.

"O novo processador programável de DNA tem várias vantagens em relação aos métodos existentes à base de silício, tais como o armazenamento maciço de dados e o processamento simultâneo, usando muito menos materiais do que os dispositivos convencionais de silício," concluem.

Embora a demonstração do paralelismo real na computação à base de DNA seja importante, o dispositivo ainda continua limitado em termos de velocidade: todo o processo de eletroforese necessário para calcular a melhor rota entre os dois pontos leva uma hora e meia.

Mas a computação de DNA não necessariamente deverá concorrer com a computação de silício: ela pode, por exemplo, executar programas dentro de células vivas, algo que não exige velocidades extremas e que não pode ser feito com chips convencionais.

Bibliografia:

Programmable DNA-Mediated Multitasking Processor
Jian-Jun Shu, Qi-Wen Wang, Kian-Yan Yong, Fangwei Shao, Kee Jin Lee
Journal of Physical Chemistry B
Vol.: 2015, 119 (17), pp 5639-5644
DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b02165




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