Nanotecnologia

Computadores moleculares ganham compilador e ficam mais amigáveis

Computadores moleculares ganham compilador e ficam mais amigáveis
Um compilador faz a ponte entre a linguagem de programação de computador de alto nível e o código de computação em DNA.[Imagem: Tom Ran et al.]

Biocomputador amigável

Computadores biomoleculares, feitos de DNA ou de outras moléculas biológicas, hoje existem somente em alguns poucos laboratórios especializados, muito distantes do usuário comum de computador.

No entanto, Tom Ran e Shai Kaplan, pesquisadores do Instituto de Bioquímica Weizmann, descobriram uma maneira de tornar esses dispositivos de computação microscópicos mais amigáveis ao usuário, mesmo quando ele estão executando cálculos complexos e respondendo questões complicadas.

Os pesquisadores criaram um programa avançado para computadores biomoleculares que permite que essas máquinas "pensem" logicamente e respondam a questões passadas em linguagem quase natural.

Ensinando lógica ao computador

A técnica para ensinar dedução lógica para esses dispositivos futurísticos é notavelmente familiar. A técnica foi proposta por Aristóteles há mais de 2000 anos na forma de uma simples proposição do tipo se-então: "Todos os homens são mortais. Sócrates é um homem. Portanto, Sócrates é mortal".

Quando alimentado com uma regra (Todos os homens são mortais) e um fato (Sócrates é um homem), o computador biomolecular é capaz de responder corretamente à pergunta "Sócrates é mortal?".

A equipe começou então a criar questões mais complicadas, envolvendo múltiplas regras e fatos - o dispositivo de computação à base de DNA foi capaz de deduzir as respostas corretas todas as vezes.

Compilador para computador molecular

Para facilitar o trabalho, os dois pesquisadores criaram um compilador - um programa capaz de fazer uma ponte entre a linguagem de programação de computador de alto nível e o código de computação em DNA.

Com o compilador, a consulta pode ser digitada de forma tão simples quanto: Mortal (Sócrates)?. O compilador traduz esse código em linguagem de biocomputação e o computador de DNA responde, sempre corretamente.

Funcionamento do computador de DNA

Para chegar à resposta correta, várias fitas de DNA, representando as regras, os fatos e as consultas, foram montadas por um sistema robótico para se encaixar em um processo hierárquico.

A resposta foi codificada em um flash de luz verde: algumas das fitas de DNA tinham uma versão biológica de uma lanterna de sinalização - elas foram equipadas com uma molécula naturalmente fluorescente, ligada a uma segunda proteína que mantém a luz coberta.

Uma enzima especializada, atraída para o local correspondente à resposta correta, remove a "capa" da lanterna sinalizadora e deixa a luz brilhar.

As minúsculas gotas de água contendo as bases de dados biomoleculares foram capazes de responder a perguntas muito complicadas, brilhando em uma combinação de cores que representavam as respostas mais complexas.

Futuro

Além de serem capazes de efetuar múltiplos cálculos simultaneamente, os computadores moleculares têm sido estudados para atuar diretamente no organismo, onde poderão executar operações dependendo da situação encontrada, como liberar moléculas específicas quando localizarem uma célula tumoral.

Bibliografia:

Molecular implementation of simple logic programs
Tom Ran, Shai Kaplan, Ehud Shapiro
Nature Nanotechnology
2 August 2009
Vol.: Published Online before print
DOI: 10.1038/NNANO.2009.203




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