Nosso dia-a-dia é tão digitalizado que até os tecnófobos sabem que um computador é um monte de transistores eletrônicos que processam os sinais 1 e 0 codificados em um programa. Mas um novo tipo de computação pode nos forçar a reiniciar nosso pensamento: pela primeira vez, cientistas usaram a fonte de energia usada pelas células vivas para alimentar minúsculas proteínas para resolver um problema de matemática.
A pesquisa, liderada por uma dupla pai-filho, é um impulso para a biocomputação, que promete dispositivos que lidam com tarefas complexas e usam muito menos energia do que as máquinas elétricas. "Não é uma questão de fazer computadores mais rápidos", diz Dan Nicolau Jr., principal autor do novo estudo, que obteve um PhD em biologia matemática em Oxford. "É uma questão de resolver problemas que um computador não consegue resolver."
Tome quebra de código, que pode envolver peneirar trilhões de combinações para alcançar uma solução correta. Talvez surpreendentemente, os computadores mainframe não são tão bons para resolver um problema como esse porque tendem a trabalhar linearmente, fazendo cálculos em uma sequência de cada vez. O processamento paralelo - tentando várias soluções possíveis simultaneamente - é uma aposta melhor.
É onde entra o novo experimento. Por anos, Dan Nicolau Sr., chefe de bioengenharia da Universidade McGill em Montreal, estudou o movimento das proteínas do citoesqueleto, que ajudam a dar às células sua estrutura. Por volta de 2002, seu filho, então estudante de graduação, estava pensando em como ratos em labirintos e formigas na caça resolviam problemas. As proteínas que seu pai pesquisou também poderiam ser usadas para resolver quebra-cabeças?
Para testar a questão, primeiro eles tiveram que traduzi-la em uma forma que as proteínas pudessem reagir. Assim, os pesquisadores escolheram um problema matemático, desenharam-no como um gráfico e depois converteram o gráfico em uma espécie de labirinto microscópico, que foi gravado em um chip de sílica de uma polegada quadrada. "Então você deixa que a rede seja explorada pelos agentes - quanto mais rápido, menor, melhor - e veja onde eles estão saindo", diz Nicolau Sr.. Neste caso, os agentes eram filamentos de proteína do citoesqueleto do músculo do coelho (e alguns cresceram no laboratório), e eles “exploraram” as várias soluções do labirinto, como uma multidão procurando por saídas. Enquanto isso, as proteínas sinuosas captavam energia a partir do colapso do ATP, a molécula de liberação de energia que alimenta as células, e as "respostas" emergiam de observar onde as proteínas escapavam e depois refaziam seus passos.
Este biocomputador experimental não pode superar uma máquina eletrônica, e é projetado para resolver apenas um problema. Mas os pesquisadores acham que o conceito pode ser ampliado algum dia para enfrentar desafios que atualmente confundem os computadores convencionais, usando “milhares de vezes menos energia por cálculo”, diz Nicolau Jr. Criptografia, design de drogas e caminhos de circuito representam grandes desafios matemáticos que estão apenas implorando para um processador paralelo natural. E, como diz Nicolau Jr., “a vida faz as coisas com mais eficiência”.
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Esta história é uma seleção da edição de maio da revista Smithsonian.
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