Computador de DNA soma dois números de 25 bits ao favorecer a resposta correta

Uma conta pode ser codificada para que a disposição mais estável de moléculas corresponda à resposta. Em um trabalho publicado na Nature em 16 de setembro, pesquisadores montaram um computador de DNA que executou dez programas, entre eles a soma de dois números de 25 bits. A equipe chama a soma de computação de 100 bits porque contabiliza 50 bits de entrada, 25 de transporte entre posições e 25 de saída; não significa somar dois números de 100 bits.

O sistema usa uma longa fita de DNA como trilho, com posições às quais pequenas fitas se prendem. A escolha das fitas disponíveis determina o programa e os dados de entrada. Cada peça também interage com as vizinhas: combinações compatíveis se ligam com mais estabilidade, enquanto peças mal encaixadas podem se soltar e ser substituídas. Assim, uma sequência de escolhas moleculares representa os passos lógicos da conta, e a montagem favorecida contém a resposta.

Tristan Stérin, Abeer Eshra e colegas testaram desde a detecção de paridade — dizer se oito dígitos binários contêm um número par ou ímpar de uns — até multiplicação e divisão. Eles leram as saídas por sinais fluorescentes e as compararam com montagens de controle cuja resposta já era conhecida. Nos sistemas curtos, distinguiram as saídas após resfriamentos de cerca de um minuto; também alteraram entradas sucessivas em um programa simples, mantendo separáveis os sinais em 25 renovações.

A soma maior exigiu 25 posições no trilho e demorou muito mais: em algumas condições a leitura levou cerca de uma hora, e uma configuração mais difícil chegou a aproximadamente 14 horas. A equipe precisou preparar as fitas, aquecer e resfriar a mistura. O argumento termodinâmico diz que a resposta foi projetada para ser energeticamente favorecida durante a montagem; o estudo não mediu uma vantagem de consumo elétrico em comparação com computadores eletrônicos.

A contribuição é mostrar, numa plataforma reprogramável, que cálculos de vários tipos podem emergir da competição reversível entre moléculas, sem impor a cada peça uma sequência rígida de passos. Ainda falta demonstrar escala, velocidade e custo energético total adequados a usos práticos. Por ora, o experimento abre uma maneira de construir circuitos químicos, não uma substituição para processadores de silício.