O que é computação molecular?

A computação molecular

é um termo genérico para qualquer esquema computacional que use átomos ou moléculas individuais como um meio de resolver problemas computacionais. A computação molecular está mais frequentemente associada à computação de DNA, porque isso fez mais progresso, mas também pode se referir a computação quântica ou portões lógicos moleculares. Todas as formas de computação molecular estão atualmente em sua infância, mas a longo prazo provavelmente substituirá os computadores tradicionais de silício, que sofrem barreiras a níveis mais altos de desempenho.

Um único quilograma de carbono contém 5 x 10 25 átomos. Imagine se pudéssemos usar apenas 100 átomos para armazenar um único bit ou executar uma operação computacional. Usando um paralelismo maciço, uma computação molecular pesando apenas um quilograma pode processar mais de 10 operações de 27 por segundo, mais de um bilhão de vezes mais rápido que o melhor supercomputador de hoje, que opera em cerca de 10 operações de 17 por segundo. Com muito maior computaçãoPoder, poderíamos alcançar feitos de cálculo e simulação inimagináveis ​​para nós hoje.

Propostas diferentes para computadores moleculares variam nos princípios de sua operação. Na computação de DNA, o DNA serve como software, enquanto as enzimas servem como hardware. Os fios de DNA sintetizados personalizados são combinados com enzimas em um tubo de ensaio e, dependendo do comprimento da fita de saída resultante, uma solução pode ser derivada. A computação de DNA é extremamente poderosa em seu potencial, mas sofre de grandes desvantagens. A computação de DNA não é universal, o que significa que há problemas que não podem, mesmo em princípio, resolver. Ele só pode retornar respostas sim ou não para problemas computacionais. Em 2002, os pesquisadores de Israel criaram um computador de DNA que poderia realizar 330 trilhões de operações por segundo, mais de 100.000 vezes mais rápido que a velocidade do PC mais rápido na época.

Outra proposta para MA computação olecular é a computação quântica. A computação quântica aproveita os efeitos quânticos para executar a computação e os detalhes são complicados. A computação quântica depende de átomos super -resfriados trancados em estados emaranhados entre si. Um grande desafio é que, à medida que o número de elementos computacionais (qubits) aumenta, torna -se progressivamente mais difícil isolar o computador quântico da matéria do lado de fora, fazendo com que ele se desconfia, eliminando os efeitos quânticos e restaurando o computador para um estado clássico. Isso arruina o cálculo. A computação quântica ainda pode ser desenvolvida em aplicações práticas, mas muitos físicos e cientistas da computação permanecem céticos.

Um computador molecular ainda mais avançado envolveria portões lógicos em nanoescala ou componentes nanoeletrônicos que conduzem processamento de uma maneira mais convencional, universal e controlada. Infelizmente, atualmente não temos a capacidade de fabricação necessária para fabricar esse computador. NanoscRobótica ALE capaz de colocar cada átomo na configuração desejada seria necessário para realizar esse tipo de computador molecular. Esforços preliminares para desenvolver esse tipo de robótica estão em andamento, mas um grande avanço pode levar décadas.