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Processador molecular faz cálculos usando DNA

Processador molecular faz cálculos com moléculas de DNA
A expectativa dos cientistas é que as pesquisas se encaminhem para a integração dos processadores moleculares em sistemas biológicos, como uma célula viva, para diagnosticar e tratar doenças. [Imagem: Science/AAAS]

Pesquisadores construíram um computador molecular, no qual os transistores eletrônicos foram substituídos por moléculas de DNA.

Processador de DNA

Lulu Qian e Erik Winfree, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, usaram mais de 100 fitas de DNA para construir seu circuito bioquímico.

As fitas de DNA foram dispostas em múltiplas camadas, formando "circuitos" digitais que podem executar as operações AND, OR, NOR e outras operações lógicas semelhantes.

O projeto representa mais um passo da chamada computação molecular, que demonstra como circuitos bioquímicos mais sofisticados podem ser construídos em escalas cada vez maiores.

A grande vantagem do uso de DNA, em relação a outras abordagens de computadores químicos, é que essas moléculas são muito estáveis e bem-conhecidas pelos cientistas, havendo muitos recursos técnicos para manipulá-las.

Integração com a biologia

A expectativa dos cientistas é que as pesquisas se encaminhem para a integração desses circuitos em sistemas biológicos, como uma célula viva, por exemplo, para diagnosticar e tratar doenças.

Processador molecular faz cálculos com moléculas de DNA
O processador de DNA executa operações lógicas por meio da ligação e replicação das sequências de DNA. [Imagem: Science/AAAS]

O processador de DNA agora construído executa operações lógicas por meio da ligação e replicação das sequências de DNA.

Embora pesquisadores japoneses já tenham demonstrado o princípio de um processador molecular capaz de superar os supercomputadores atuais, o circuito de DNA é bastante lento: ao longo de 10 horas, o processador molecular é capaz de calcular uma raiz quadrada de um número não maior do que 15.

O futuro da computação molecular

Quian e Winfree também construíram um "compilador" para o seu processador de DNA, que permite que seus circuitos bioquímicos sejam programados de forma similar à usada nos circuitos lógicos tradicionais.

Isto parece ser uma vantagem, embora ainda não esteja claro se o futuro da computação molecular será imitar os computadores eletrônicos, ou se eles tomarão seu próprio caminho - um processador molecular que imita o cérebro humano, por exemplo, opera naturalmente de forma paralela, fazendo cálculos muito mais rapidamente.

Bibliografia:

Scaling Up Digital Circuit Computation with DNA Strand Displacement Cascades
Lulu Qian, Erik Winfree
Science
3 June 2011
Vol.: 332 - pp 1196-1201
DOI: 10.1126/science.1200520

Scaling Up DNA Computation
John H. Reif
Science
3 June 2011
Vol.: 332 - pp 1156-1157
DOI: 10.1126/science.1208068




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