Computação de DNA: A promissora revolução biológica da informática
Por eras incontáveis, o ácido desoxirribonucleico (DNA) tem funcionado como uma espécie de manual de instruções para a vida, fornecendo não apenas modelos para inúmeras estruturas químicas, mas também um mecanismo para supervisionar sua produção.
Nos tempos atuais, engenheiros têm explorado um novo papel sutil para as capacidades únicas da molécula, enxergando-a como a base para um computador biológico. No entanto, apesar de três décadas terem se passado desde a criação do primeiro protótipo, a maioria dos computadores de DNA tem lutado para processar mais do que alguns algoritmos personalizados.
Um grupo de pesquisadores da China apresentou recentemente um circuito integrado de DNA (CID) que se destaca por sua excepcional versatilidade. As portas de seu computador líquido podem construir surpreendentes 100 bilhões de circuitos, demonstrando sua adaptabilidade, sendo que cada um tem a capacidade de executar seu próprio programa.
A computação de DNA tem o potencial de criar máquinas que oferecem melhorias significativas em velocidade e capacidade, e, semelhante à computação quântica, existem diversas abordagens. Nesse contexto, os cientistas tinham como objetivo construir algo mais flexível do que as tentativas anteriores, com uma gama mais ampla de aplicações possíveis.
Os pesquisadores explicaram em seu artigo publicado: “A capacidade de programação e escalabilidade são dois fatores cruciais para alcançar uma computação versátil.” A programabilidade permite configurar o dispositivo para executar diversos algoritmos, enquanto a escalabilidade permite gerenciar uma carga de trabalho crescente por meio da adição de recursos ao sistema.
Para avançar em direção a esse objetivo, a equipe se concentrou no que eles chamaram de “matrizes de portas programáveis baseadas em DNA”, abreviadas como DPGAs: pequenos segmentos de DNA unidos para formar estruturas maiores, que posteriormente poderiam ser incorporados em circuitos integrados com várias combinações.
Esses DPGAs foram criados misturando cadeias de DNA com um fluido de amortecimento em tubos de ensaio, dependendo de reações químicas para facilitar as conexões necessárias para construir os CIDs pretendidos.
Modelagem detalhada também foi necessária para determinar como lidar com os sinais de entrada e saída e executar funções lógicas, semelhante a um computador padrão. Para circuitos maiores, muito extensos para um único DPGA, eles foram desmontados em componentes constituintes para montagem.
Ao longo de seus experimentos, os cientistas conseguiram desenvolver circuitos capazes de resolver equações quadráticas e raízes quadradas, entre outras funções. No futuro, esses sistemas poderiam ser potencialmente adaptados para aplicações como diagnóstico de doenças, conforme apontam os pesquisadores.
Além disso, os sistemas experimentais exibiram uma atenuação mínima de sinal, o que significa um aspecto crucial para a construção de computadores de DNA escaláveis e adaptáveis.
Embora estejamos ainda longe de realizar o potencial completo da computação de DNA, nos últimos anos, os cientistas deram passos significativos na adaptação desse meio de armazenamento biológico para tarefas de computação convencionais.
Os pesquisadores concluíram: “A capacidade de integrar extensas redes de DPGA sem atenuação de sinal perceptível representa um avanço significativo em direção à computação de DNA versátil.”
À medida que a tecnologia de computação de DNA continua a avançar, há um mundo de possibilidades a serem exploradas. Desde aplicações em diagnóstico médico até desafios computacionais complexos, como a otimização de algoritmos, a capacidade do DNA de servir como um bloco de construção para a computação é promissora. Com esforços contínuos de pesquisa e desenvolvimento, podemos esperar que essa tecnologia abra novos horizontes e impulsione a inovação em diversas áreas. [Science Alert]
