HISTÓRIA DO COMPUTADOR
- 48 - O futuro que vem aí
Muito mais rápido que um
supercomputador
Um
problema é considerado intratável se não há
um algoritmo de tempo polinomial que o resolva. Por exemplo, se um algoritmo
O(n^2) demora um microsegundo para resolver um problema de base 10, então
deve demorar 100 microsegundos para resolver um problema de base 100. Se
um algoritmo O(2^n) demora um microsegundo para resolver um problema de
base 10, então deve levar 3,9 vezes 10^11 séculos (lê-se:
10 elevado a potência 11, ou seja, o número 1 seguido de onze
zeros) para resolver um problema de base 100 (é o caso da conta
do percurso entre cem cidades, que demoraria mais que toda a idade atual
do universo para ser calculada). São problemas como esses que o
computador baseado no DNA se propõe a resolver.
A principal diferença
entre o computador molecular e o eletrônico é que enquanto
um computador comum precisa investigar todas as possibilidades de resposta
a uma questão, no computador de DNA ocorre apenas uma ligação
química instantânea. Adleman publicou suas descobertas na
edição de 11 de novembro de 1994 da revista Science.
A revista publicou
uma explicação
do pesquisador David K.Gifford. Ele incluiu um diagrama de camadas para
mostrar que Adleman conseguiu atingir o nível mais complexo de processamento
(NP completo), passando pelas camadas referentes a problemas universais
(camada mais superficial do diagrama), exponenciais e os da classe Tempo
Polinomial (denominações relativas ao tipo de cálculo
em que o algoritmo é empregado).
Só para
comparação, o corpo humano contém cerca de 300 gramas
de DNA. Com pouco mais que isso, 425 gramas de DNA, em onze dias, seria
possível resolver um problema com 70 variáveis e mil conexões
“e/ou”, que requer 10^70 passos de análise – “o que é mais
que todas as operações já feitas por aparelhos de
cálculo criados em toda a história humana”, como lembram
Adleman e o cientista Richard Lipton (do Departamento de Ciências
da Computação da Universidade de Princeton), em reportagem
publicada por Gina Kolata no jornal New York Times (reproduzida
na Internet).
Dificuldades
– Adleman reconhece a existência de problemas a serem resolvidos
em seu método, como o de algumas ligações erradas
(ele acredita que futuras pesquisas em biologia molecular permitam desenvolver
técnicas de manipulação de macromoléculas,
induzindo seqüências de modificações sucessivas)
e os diversos passos de manipulação química para se
obter a resposta desejada.
Porém,
observa que um computador pessoal comum pode executar 10^6 operações
por segundo. Os mais rápidos supercomputadores atualmente disponíveis
executam cerca de 10^12 operações por segundo. O computador-DNA
consegue cerca de 10^14 operações por segundo em uma operação
simples, sendo possível aumentar essa taxa acima de 10^20 operações
por segundo, como na hidrólise de uma simples molécula de
adenosina trifosfato mais pirofosfato.
Adleman lembra
que a segunda lei da Termodinâmica dita um máximo teórico
de 34 x 10^19 operações por joule (a 300 K). E mais:
a um gasto mínimo de energia em comparação com o consumo
dos modernos supercomputadores. Finalmente, o armazenamento de informações
em moléculas de DNA pode ser feito numa densidade de cerca de 1
bit por nanômetro cúbico, enquanto os videotapes, por exemplo,
precisam de 10^12 nanômetros cúbicos para armazenar esse mesmo
1 bit...
Detalhes
– Quem quiser se aprofundar no tema pode consultar diversos sites, como
a sempre atualizada listagem Recursos
de Computação Molecular. Há três anos, o
pesquisador Keith Robinson, da Universidade de Harvard, criou o The
100Kb Club, uma tabela de seqüências de DNA com mais de
100 Kb, e os endereços para localizar informações
sobre elas na Internet. Os maiores exemplos são o Caernorhabditis
elegans (do Cromossomo III), com 2388 Kb, e o Haemophilus influenzae, cujo
genoma completo representa 1830 Kb.
Assuntos de
computação molecular podem ser encontrados preferencialmente
no Journal
of Computational Biology. E uma excelente listagem (atualizada
e com resumos) de temas afins está no site holandês (da Universidade
Leiden): A Bibliography
of Molecular Computation and Splicing Systems. Outra lista
sobre o tema está no endereço da Universidade Princeton.
Mas, prepare-se: muitos dos principais textos estão na forma de
arquivos postscript (*.ps), para download. Para os leigos, uma explicação
do processo, baseada em um programa apresentado na televisão norte-americana,
pode ser vista no site Yali’s
Eclectic Collection of Projects. |