I chip di silicio dominano l’informatica da decenni. Sono veloci. Sono affidabili. Stanno anche raggiungendo limiti fisici. Entra in una minuscola macchina biologica composta da 32 filamenti di DNA. Ha semplicemente fatto qualcosa di impressionante. Ha estratto le radici quadrate per ogni quadrato perfetto fino a 900.
I risultati sono nella rivista Small. L’esperimento dimostra che l’informatica biologica sta superando la teoria. Sta entrando nel regno dell’applicazione pratica.
Come il DNA calcola la matematica
I computer normali utilizzano i bit. Questi sono zero e uno. I computer del DNA utilizzano basi. Adenina. Citosina. Guanina. Timina. Queste lettere fungono da codice binario. Disponendoli in sequenze specifiche, i ricercatori possono costruire porte logiche. Queste porte eseguono funzioni matematiche.
C’era un problema. Le prime versioni di questa tecnologia avevano difficoltà con numeri più grandi. La limitazione? Potevano gestire solo numeri binari a 4 bit. Ciò limita notevolmente il campo di calcolo. Non è possibile calcolare la radice quadrata di 900 con 4 bit.
La squadra aveva bisogno di una gamma più ampia. Avevano bisogno di 10 bit.
Codifica della soluzione
Per colmare questa lacuna, i ricercatori hanno cambiato il loro approccio. Hanno codificato i numeri nel DNA utilizzando combinazioni di dieci elementi base. Ciascuna combinazione rappresentava una radice quadrata specifica. L’intervallo copriva i numeri da 1 a 900.
Questa non era solo una codifica teorica. Hanno attaccato un marcatore di fluorescenza ai filamenti di DNA. Ciò ha reso visibili i risultati. Quando il computer ha terminato il calcolo, il colore ha rivelato la risposta.
La meccanica del calcolo biologico
Il processo si basava sull’ibridazione molecolare. Questa è la separazione e la riformazione del DNA a doppio filamento. I ricercatori hanno utilizzato anche lo spostamento dei filamenti. Questa tecnica consente a un filo di espellerne un altro in una sequenza.
Ecco come ha funzionato in pratica:
- Codifica: I numeri sono stati scritti in sequenze di DNA.
- Reazione: i filamenti sono stati sottoposti a ibridazione e spostamento.
- Identificazione: Il marcatore a fluorescenza ha evidenziato il risultato corretto.
Il sistema ha risolto efficacemente il problema manipolando fisicamente le molecole. Il cambiamento di colore è servito come output.
Oltre i limiti del silicio
I processori attuali sono potenti. Non sono illimitati. Alcuni problemi sono troppo complessi per l’hardware standard. L’informatica biologica offre un percorso diverso.
Chunlei Guo, uno degli autori dello studio, ha parlato con New Scientist. Ha suggerito che i computer del DNA potrebbero affrontare problemi che attualmente sono impossibili da risolvere. Potrebbero gestire set di dati che sovraccaricano i chip basati su silicio.
La tecnologia è ancora agli inizi. Non è pronto per sostituire il tuo laptop. Non sostituirai presto il tuo desktop con le provette. L’infrastruttura non c’è. La velocità non c’è. Tuttavia, il potenziale è innegabile.
Questo esperimento mostra che il calcolo non deve necessariamente avvenire in un contenitore sottovuoto. Può succedere in un tubo. Può succedere in biologia. La domanda non è più se può funzionare. La domanda è cosa risolverà dopo.
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