Em 1965, o fundador da Intel, Gordon Moore, previu que os processadores e chips iriam dobrar suas capacidades num período de dois anos. Isso quer dizer que um processador que processe 1000 bits de informação por segundo, em dois anos processaria 2000 bits por segundo e em mais dois anos, 4000 bits por segundo e dois anos depois, 8000 bits por segundo. Ao mesmo tempo, um chip de memória capaz de armazenar 1GB , em dois anos, guardaria 2GB e em mais dois anos chegaria a 4GB. Isso é conhecido como Lei de Moore.
Acontece que esse crescimento na capacidade de processadores e chips chegou a 18 meses. Isso é excelente, porque em um ano e meio, um computador top de linha dobraria sua capacidade de processamento e memória. Mas, eventualmente, os atuais chips de silício chegariam a um limite físico de espaço e miniaturização, o que impediria o avanço dessa capacidade. Isso fez com que cientistas e pesquisadores começassem a se preocupar com outras formas de processamento para permitir maior capacidade em menor espaço e que não fosse limitado fisicamente como os processadores de silício.
Foi quando em 1994, inspirado pelo livro Biologia Molecular dos Genes, de James Watson, um dos codescobridores do DNA, o cientista da computação Leonard Adleman sugeriu ser possível construir um computador baseado no DNA, o Ácido Desoxirribonucleico . Ele percebeu que o funcionamento do DNA era muito semelhante ao de um processador, pois nele seria possível carregar informação e gerar informações a partir de outros dados de entrada.
E assim foi lançada a primeira pedra na direção do desenvolvimento dos Computadores de DNA.
Computadores de DNA? Mas como funciona isso?
DNA são moléculas presentes nos núcleos de todas as células vivas. Elas são formadas por quatro núcleos diferentes, representados pelas letras A, T, G e C, que se unem em pares para formarem a sequência de DNA. No núcleo de apenas uma célula está presente todas as informações que formam o seu corpo, por exemplo, desde a cor dos seus olhos, até a quantidade de fios de cabelo que terá na sua cabeça entre várias outras informações.
As moléculas de DNA conseguem seu resultado de processamento através de reações químicas. Como é necessária somente uma molécula de DNA e pouquíssimas moléculas do reagente para fazer o processamento de informações, o custo de manutenção de um chip é muito baixo, além de não ser feito de compostos nocivos ao meio-ambiente.
Cada processamento molecular por ocorrer independentemente um do outro e em um espaço de apenas uma gota de água seria capaz de ocorrer milhões ou até trilhões de processamentos simultâneos. Isso difere dos computadores atuais que têm processamento linear, ou seja, eles são só capazes de processar uma informação de cada vez antes de passar para a próxima informação.
Mas esses computadores de DNA realmente funcionam?
Os testes realizados com esses processadores químicos foram capazes de analisar questões lógicas e chegar a resultados corretos em todos os testes. Instruídos com regras simples como “Todo homem é mortal” e “Sócrates é homem”, o computador conseguiu chegar ao resultado lógico “Sócrates é mortal”. Até quando ele foi instruído com regras mais complexas ou com regras que exigiam mais processamento, ele conseguia responder corretamente às perguntas.
Ao mesmo tempo, conseguiram projetar “portas lógicas” de DNA. Uma porta lógica é um processamento no qual se recebem dois dados de entrada e entrega-se um dado de saída. Essas portas lógicas de DNA conseguiriam unir cadeias simples de DNA, devolvendo assim um resultado lógico AND, ou subtrair parte de uma cadeia, devolvendo o resultado lógico NOT. O processamento seria analisado então pelo tamanho da cadeia molecular resultante. Isso é mais um passo em direção aos processadores de DNA.
Vantagens e Desvantagens dos Computadores de DNA
O maior problema do processamento de DNA é o tempo de reação. Uma simples reação química pode durar de alguns segundos a vários minutos. Porém, em um espaço de apenas uma gota de água podem existir trilhões de reações ocorrendo paralelamente. Isso quer dizer que em poucos minutos o processador de DNA seria capaz de milhões de processamentos, o que superaria em tempo e capacidade os processadores de silício.
Porém, ainda é necessário ter processadores normais para fazer a leitura dos dados químicos. Esses dados são mostrados através de pequenas moléculas fluorescentes que “acendem” quando um determinado resultado é alcançado. Outra forma é analisar o tamanho das novas moléculas de DNA criadas. Mas, independentemente, de como o processamento é feito, é necessário outro processador convencional para analisar e mostrar o resultado.
Possíveis usos dos Computadores de DNA
Inicialmente, as principais aplicações do processamento de DNA seriam para diagnósticos médicos. Se um computador é capaz de analisar efeitos de moléculas pré-programadas, seria possível colocá-las dentro de uma célula para ela investigar seu funcionamento e assim conseguir diagnosticar doenças como o câncer de forma fácil, rápida e indolor. Além disso, esses processadores de DNA conseguiriam diagnosticar doenças e ativar a liberação da quantidade certa de remédio necessário para combatê-las.
Um uso mais tardio previsto seria fazer computadores com processadores combinados. Eles teriam um processador de DNA para processamentos complexos e um processador de silício para tarefas mais comuns e banais. Isso permitiria que o computador analisasse processamentos de lógica não-consistente, ou questões que possuem mais de uma resposta correta, de uma forma trilhões de vezes mais rápida que qualquer processador de silício.
Essa tecnologia pode ser usada para armazenamento. Cada núcleo de informação pode entregar até quatro dados A, T, C ou G, que combinados forma aminoácidos. Então o processamento não seria mais binário (0 ou 1), mas poderia ter diversas possibilidades, dependendo unicamente da quantidade de aminoácidos programados e poderia até se aproximar do processamento dos computadores quânticos. Cada bit de informação seria de um tamanho molecular, e teria a estabilidade quase permanente dessas moléculas. Uma gota de DNA seria capaz de guardar trilhões de bits de informação: muito mais memória em muito menos espaço.
Conclusão
Esse seria o futuro dos processadores. As possibilidades de chegar ao nível molecular de armazenamento e processamento trariam a nós mais agilidade em menor espaço. Ao mesmo tempo, conseguiremos otimizar a nossa própria biologia e utilizar o nosso corpo como computadores e processadores. Mas essa tecnologia ainda está um pouco longe de se tornar viável. As pesquisas estão em fase inicial e não há previsões de lançamento comercial dos computadores de DNA.
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