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DNA nel computer

Un gruppo di scienziati israeliani, guidati da Enud Shapiro del Weizmann Institute of Science di Rehovot è riuscito a ideare un computer in grado di realizzare 330 trilioni (mille miliardi) di operazioni al secondo

Un gruppo di scienziati israeliani, guidati da Enud Shapiro del Weizmann Institute of Science di Rehovot è riuscito a ideare un computer in grado di realizzare 330 trilioni (mille miliardi) di operazioni al secondo. Una velocità che supera di almeno 100.000 volte quella dei PC più veloci. Il suo segreto? Sostituire i microprocessori con il DNA.
Circa un anno fa Shapiro aveva stupito il mondo scientifico con la proposta di un computer molecolare composto da DNA ed enzimi al posto dei microchip al silicio. Ora lo stesso gruppo si è spinto oltre, scoprendo che in questo particolarissimo computer le molecole di DNA possono essere utilizzate, oltre che per fornire i dati di input, anche come fonte energetica. La scoperta non deve sorprendere molto se si tiene conto che in natura esistono numerosi esempi di nanocomputers biochimici. Li possiamo riconoscere in realtà in ogni organismo vivente anche se al momento non siamo in grado di utilizzarli per scopi diversi da quelli per cui sono stati “progettati”. Il primo tentativo di utilizzare il DNA per immagazzinare e rielaborare delle informazioni risale al 1994, quando uno scienziato californiano dimostrò la possibilità di risolvere semplici problemi matematici, utilizzando una provetta contenente queste molecole. Da allora sono stati numerosi i tentativi compiuti da diversi gruppi di ricerca per sviluppare computer che basano la loro capacità di calcolo sul DNA. Caratteristica comune di tutti questi esperimenti è stata quella di prevedere l’impiego di una molecola chiamata ATP come fonte energetica. A sovvertire questa regola giunge ora il lavoro dei ricercatori israeliani, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. L’idea di Shapiro e dei suoi collaboratori è di utilizzare il DNA alla stregua di un software e gli enzimi come elementi dell’hardware. Mettendo insieme queste molecole all’interno di una provetta è possibile utilizzare le reazioni chimiche che si generano naturalmente, per effettuare delle semplici operazioni di calcolo. Gli scienziati possono controllare le funzioni del “computer provetta”, variando la composizione del DNA software. Un approccio completamente diverso da quello dei microprocessori tradizionali che per il loro funzionamento utilizzano il flusso di cariche elettriche all’interno di un circuito.
Anche l’aspetto di un computer al DNA è piuttosto insolito: una provetta contenente una quantità minima di una soluzione simile ad acqua fresca. Una goccia che può riservare grandi sorprese se al suo interno vengono introdotte 3 mila miliardi di molecole organiche. Non è da meno il procedimento con cui si analizzano i risultati dei calcoli. Non si tratta di guardare semplicemente lo schermo di un monitor, ma piuttosto di analizzare la lunghezza delle catene di DNA prodotte dalle diverse reazioni chimiche.
Questi primi prototipi sono capaci di realizzare solo operazioni piuttosto rudimentali e attualmente non hanno alcuna applicazione pratica. Lo stesso Shapiro indica i limiti intrinseci di questo computer che non sembra in grado di compiere operazioni importanti come contare il numero di eventi positivi all’interno di una lista o rispondere ad una domanda in maniera diversa dalla semplice affermazione o negazione. Il grande interesse per questi computer al DNA è piuttosto nella loro straordinaria velocità, nel ridotto consumo energetico, nelle dimensioni nanometriche che permettono di sistemarne comodamente, in un cucchiaino da cucina, 15.000 mila miliardi! Caratteristiche ideali per pensare di applicare questo strumento alla risoluzione di problemi di “fuzzy logic”, dove sono richieste un elevato numero di risposte diverse, ad uno stesso quesito. Indubbiamente un bel modo per festeggiare i primi cinquant’anni del DNA.

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