Usando um ‘computador’ baseado em DNA, cientistas obtêm a raiz quadrada de 900

Usando um sistema parecido com um computador feito de DNA manipulado, os cientistas calcularam a raiz quadrada de 900.

Os biólogos propõem o uso de material genético para realizar cálculos desde 1994. Desde então, eles descobriram maneiras de armazenar pedaços de informação no DNA e manipulá-los através das mesmas regras de lógica que os computadores usam. Mas, de acordo com um artigo recente da revista Small, é difícil integrar essa lógica em um circuito que pode executar operações matemáticas difíceis. Os pesquisadores pensam que sua plataforma é um passo em direção a um futuro de computadores baseados em DNA que podem até suplantar o silício.

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“A computação em DNA ainda é muito nova, mas tem grandes promessas para resolver problemas que são muito difíceis ou mesmo impossíveis de lidar com os atuais computadores baseados em silício”, disse Chunlei Guo, um dos autores do estudo da Universidade de Rochester, ao Gizmodo por e-mail.

O computador é basicamente um frasco de fitas de DNA personalizadas projetadas para conectar-se com mais fitas de DNA personalizadas que servem como entrada e, depois, fluorescem com uma combinação de até cinco comprimentos de onda diferentes de luz, com base em quais fitas de DNA estão presentes. Diferentemente do seu computador, que representa pedaços de informação como presença ou falta de tensão em um transistor, esse sistema representa cada pedaço único como presença ou falta de toda uma cadeia correspondente de DNA. Isso significa que, para calcular a raiz quadrada de 1, basta inserir a fita A, mas calcular a raiz quadrada de 484, que é representada em binário como 0111100100, exigiria a inserção das fitas C, F, G, H e I para representar os 1s e deixando de fora os filamentos A, B, D, E e J para representar os zeros.

Com base nessas entradas, a plataforma fluoresce com um ou mais dos cinco comprimentos de onda possíveis da luz – azul, laranja, mostarda, vermelho e verde – que representam as saídas de cinco dígitos. A presença ou ausência desses comprimentos de onda representa os dígitos binários 1 e 0, respectivamente. Portanto, no caso de 484, eles inserem 0111100100 (adicionando C, F, G, H e I para os 1s e excluindo A, B, D, E e J para os zeros), o que resulta em uma saída azul luz, luz mostarda e luz vermelha, mas nenhuma luz verde ou laranja, para representar o número binário de cinco bits 10110 (também conhecido como 22, a raiz quadrada de 484).

Dez dígitos binários podem representar números de até 1.023. Os pesquisadores foram capazes de calcular raízes quadradas de até 900, o quadrado perfeito mais alto que eles poderiam representar com esse sistema.

Esta não é uma calculadora e não pode fazer contas; é um sistema de uso único que usa tabelas para converter uma seleção de filamentos de DNA em um padrão de luz correspondente. É também apenas uma das várias maneiras diferentes de transformar o DNA em um computador; outros métodos incorporam enzimas ou filamentos de DNA auto-montantes.

Ainda assim, é difícil criar um sistema desses e exige que cada entrada seja especialmente codificada para não reagir com as outras entradas ou produzir um resultado incorreto. Os pesquisadores esperam que um dia, com base nesse conceito de design, possam executar cálculos matemáticos mais complexos.