E se i computer biologici fossero il futuro dell’informatica?

Computer “viventi”, perché usano cellule biologiche per funzionare. Sembra fantascienza eppure è la realtà. spiegazioni.

oggi è Computer Come lo conosciamo è composto da minerali e metalli come alluminio, rame, ferro, piombo, silicio, nichel, ecc. Ma non è necessariamente necessario utilizzare chip per alimentare il tuo dispositivo.

Come il nostro cervello, anche i computer possono utilizzare cellule viventi per svolgere tutti i loro compiti. Con un grande vantaggio: a differenza di un computer convenzionale che funziona in binario, i neuroni possono adottare migliaia di stati diversi. Quindi potenzialmente memorizzando molte informazioni.

Dobbiamo tornare al 2012 per vedere la comparsa del primo “biocomputer” o biocomputer. Nata dal lavoro dello Scripps Research Institute in California e del Technion-Israel Institute of Technology, la macchina era costituita da biomolecole in grado di decodificare le immagini codificate sui chip del DNA. Nel 2016 è stata la volta di A progetto europeo, contatore, per dare vita a un supercomputer biologico. Ha funzionato grazie all’adenosina trifosfato (ATP), la sostanza che fornisce energia alle cellule del corpo umano.

Cos’è un computer biologico?

Questo tipo di dispositivo utilizza molecole biologiche, come DNA o proteine, per memorizzare ed elaborare i dati. Quindi queste celle sono collegate tra loro con circuiti elettronici.

A differenza dei computer tradizionali, che utilizzano circuiti elettronici a base di silicio per elaborare i dati, i computer biologici funzionano attraverso reazioni chimiche. E uno dei principali vantaggi è che queste cellule viventi, come qualsiasi altro organismo, sono in grado di adattarsi ed evolversi da sole.

Almeno in teoria. Metterlo in pratica è molto complicato. Gestire la programmazione degli organismi in modo tale che utilizzino il loro apparato cellulare per risolvere i problemi è una sfida. Ma la ricerca va avanti. Nel 2016, gli scienziati dell’Università di Lund (Svezia) hanno utilizzato La nanotecnologia per creare un computer biologico In grado di risolvere alcuni problemi matematici più velocemente e con maggiore efficienza energetica rispetto ai computer elettrici convenzionali.

Economico, ecologico, super resistente…

“Il fatto che le molecole siano così economiche e che ora abbiamo dimostrato la potenza di calcolo di queste macchine mi porta a credere che i biocomputer avranno i prerequisiti per un uso pratico entro dieci anni”.Heiner Linke, direttore di NanoLun presso l’Università della Svezia, ha dichiarato nel 2016. Per lui, questo tipo di macchina può competere con i computer quantistici – con capacità di calcolo estremamente potenti – in alcuni tipi di esercizi.

Nel giugno 2022, un team dell’Università di Tecnologia di Dresda ha pubblicato i risultati della sua ricerca in un gioco ACS Nanoscienze Au. Teal Korten e il suo team hanno sviluppato un chip molecolare di vetro. “Il nostro concetto si basa sui microtubuli che ‘confezionano’ la chinesina [des protéines motrices, ndlr] nei canali di scorrimento. Poiché si muovono tutti contemporaneamente, molti calcoli possono essere eseguiti contemporaneamente.dice il ricercatore. Gli autori dello studio determinano che il loro biocomputer consuma 10.000 volte meno energia di un normale computer.

In effetti, il biocomputer è una soluzione molto più ecologica dell’attuale hardware. Heiner Linke stima che un “attuatore biologico” richieda meno dell’1% della potenza necessaria a un transistor elettronico per svolgere la sua funzione. Inoltre, è probabile che sia molto più economico utilizzare proteine ​​o DNA piuttosto che fabbricare costosi chip elettronici. Infatti, una volta che una cellula biologica è stata programmata, è molto redditizio far crescere miliardi di altre cellule. Perché richiede solo il costo delle soluzioni nutritive e il tempo di un tecnico di laboratorio.

Sfide in attesa del computer biologico

Se i biocomputer compaiono in vari laboratori scientifici in tutto il mondo, abbiamo ancora molta strada da fare prima che raggiungano la produzione di massa. È vero che un cambio di paradigma richiede una modifica reale. Queste macchine biologiche sono chiamate anche “wet computer” o “wet computer” perché per poter utilizzare gli organismi deve essere istituito un apposito sistema di manutenzione, che è una sorta di “bagno chimico” nutriente. Così cibo, acqua e un ambiente idoneo (soprattutto in termini di temperatura) sostituiscono il semplice fatto di premere un pulsante per fornire elettricità alla macchina.

Anche l’interazione tra organismi viventi e circuiti elettronici oggi rimane troppo complessa da realizzare ea volte mina la potenza computazionale e la velocità dei computer biologici. Quindi ci si potrebbe chiedere se questo tipo di macchinari organici sia una valida alternativa ai dispositivi a base di silicio. I prototipi sono certamente lì e funzionanti, ma potrebbe essere necessario attendere ancora molti anni prima di vedere un biocomputer in uso nelle applicazioni pratiche. Tuttavia, il potenziale sembra enorme.

Soprattutto, questi nuovi tipi di computer possono plausibilmente essere utilizzati in ambienti estremi per i computer convenzionali (nelle profondità dell’oceano, in condizioni molto fredde o molto calde, ecc.). Selezionando le cellule viventi appropriate, questo tipo di barriera può scomparire.

Allo stesso modo, gli scienziati stanno lavorando per sviluppare microcomputer biologici. Unità con grande potenza di calcolo, ma di dimensioni talmente ridotte da poter essere impiantate nel corpo umano.

Come (o correlati a) i nanobot, possono fungere da sensori intelligenti per monitorare la salute ottimale o persino ordinare la riparazione di tessuti o organi dall’interno per evitare un intervento chirurgico. Ma probabilmente ci vorranno ancora alcuni decenni prima di vedere applicazioni concrete. Fino ad allora, il sogno non è proibito…