Uma máquina molecular inspirada no cérebro humano pode representar um grande passo para o desenvolvimento de computadores mais velozes do que os atuais. O ‘nanocérebro’, como foi apelidado por seus criadores, é capaz de processar 16 instruções de modo simultâneo, enquanto as máquinas convencionais trabalham com apenas uma instrução por vez.
Estrutura do nanocérebro desenvolvido no Japão. Nota-se a molécula central de duroquinona e, ao seu redor, as outras 16. A organização em anel permite a comunicação simultânea da molécula central com as demais e destas entre si (imagem: Anirban Bandyopadhyay).
Ao contrário dos computadores atuais, que utilizam chips de silício para processar informações, o nanocérebro é composto por 17 moléculas de duroquinona, organizadas em um anel composto por uma molécula central e outras 16 periféricas. “A capacidade de se movimentar sobre superfícies metálicas e de armazenar informações estão entre as propriedades da duroquinona”, explica à CH On-line o físico Anirban Bandyopadhyay, pesquisador do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (Japão) e um dos criadores do novo dispositivo.
De acordo com o pesquisador, a idéia de construir o nanocérebro se baseia no princípio da comunicação “de um para muitos”, que se observa na comunicação entre células do cérebro e na própria constituição do universo. “Simulações demonstram que uma partícula era conectada a muitas outras ao mesmo tempo, desde o momento de expansão do universo, há bilhões de anos”, explica o físico. “Essas conexões mostraram-se surpreendentemente similares à estrutura da rede neural do nosso cérebro”, compara.
Para reproduzir essa comunicação paralela observada no cérebro e em muitos sistemas naturais, os autores deram instruções para a molécula central do anel do nanocérebro. Com um microscópio de tunelamento, eles observaram como ela enviava sinais para as outras moléculas e a forma como estas interagiam entre si.
“Uma única instrução executada pela molécula central foi capaz de modificar as decisões das demais simultaneamente, de quatro bilhões de maneiras diferentes”, afirma o artigo que descreve o dispositivo, publicado na PNAS desta semana por Bandyopadhyay e por seu colega Somobrata Acharya. “Os resultados foram bastante satisfatórios, pois a máquina comportou-se de maneira similar à que presenciamos na natureza”, coloca Bandyopadhyay.
O físico destaca que o princípio norteador da estrutura do nanocérebro são as ligações de hidrogênio do tipo dipolo-dipolo, também presentes no DNA, que armazena as informações genéticas de cada indivíduo em todas as espécies vivas. “Acredito que, no futuro, essas forças mais fracas serão as chaves para a construção de supercomputadores capazes de realizar diversas operações paralelas”, estima o autor.
Desafios futuros
Existem atualmente máquinas moleculares construídas para executar tarefas industriais em nanoescala, mas ainda não se sabe como controlá-las. A criação de unidades de controle para essas ‘nanofábricas’ é uma das primeiras possíveis aplicações do novo dispositivo que a equipe pretende desenvolver. “O diferencial do nosso trabalho é justamente construir uma máquina capaz de processar informações de modo independente”, destaca Bandyopadhyay. “Uma vez feito isso, será possível conferir outros usos para o sistema, como na área médica.”
É preciso cautela, no entanto: a construção de uma máquina que utilize bioprocessadores ainda levará um tempo para ser desenvolvida, embora passos importantes já tenham sido dados. Ainda assim, Bandyopadhyay diz que já é possível expandir a estrutura atual com uma linguagem de programação mais potente. A partir daí, acredita ele, seria mais fácil utilizar uma rede neural artificial baseada no nanocérebro que funcionasse como um computador.
Andressa Spata
Ciência Hoje On-line
11/03/2008
