Abbiamo mai pensato a un computer che funzioni grazie a microchip e transistor organici? Certamente no e, se l’abbiamo fatto, pensavamo al futuro più lontano possibile da noi. Da ormai oltre 20 anni, però, la ricerca in questo campo compie passi in avanti che avvicinano in maniera importante quel futuro.
Secondo Leonard Adleman, pioniere della ricerca in questo campo, è ragionevole ipotizzare la sostituzione del silicio con composti organici a base di DNA nei computer del futuro. Le sue ricerche sono tanto concrete e interessanti da essere state finanziate da organi governativi americani, quali il Pentagono e la Nasa.
La tesi
I computer, afferma Adleman, immagazzinano informazioni secondo uno schema binario composto dai numeri 0 e 1, esattamente come il DNA è in grado di immagazzinare grandi quantità di informazioni codificate come sequenze di molecole, chiamate nucleotidi, che prendono il nome di Citosina, Guanina, Adenina e Timina (CGAT). La vastissima varietà di specie viventi dimostra l’enorme mole di informazioni che posso essere immagazzinate in queste cellule e, quindi, nel DNA.
La domanda a cui i ricercatori stanno per dare una risposta è proprio questa: come si può sfruttare questa capacità nel settore informatico?
Adleman ha effettuato esperimenti sfruttando i circuiti base del DNA per effettuare una sorta di programmazione molecolare basata su formule aritmetiche e calcoli matematici. Questa programmazione, in concreto, consiste nella selezione di molecole che interagiscono tra loro per raggiungere uno specifico risultato, supportando la tesi iniziale dei ricercatori.
Non è tutto: il DNA potrebbe anche essere utilizzato per controllare il movimento.
Nel 2000, Bernard Yurke e il suo team di collaboratori hanno creato un tipo elementare di “pinzette” in grado di aprirsi e richiudersi partendo da filamenti di DNA. Esperimenti successivi nel 2011 a Oxford hanno dimostrato la possibile creazione di nano-meccanismi, composti interamente di DNA, in grado di muoversi autonomamente lungo percorsi stabiliti.
I vantaggi
Sono moltissime le caratteristiche che rendono interessanti le molecole di DNA ai fini della programmazione. Prima tra tutte, la loro minima dimensione (2 Nm), ma anche la programmabilità e la capacità di memoria, molto maggiore rispetto ai componenti in silicio usati oggi. Inoltre, il DNA è versatile, economico, facile da sintetizzare e, se non bastasse, un tipo di informatica a base di DNA richiederebbe molta meno energia rispetto ai processori attuali.
Gli svantaggi
L’inconveniente è la velocità: attualmente, sono necessarie diverse ore per calcolare la radice quadrata di un numero di quattro cifre, qualcosa che un computer tradizionale potrebbe calcolare in un centesimo di secondo. Un altro svantaggio è che i circuiti di DNA sono monouso, e devono essere ricreati ex novo per effettuare nuovamente un calcolo, anche se lo stesso calcolo.
Quale può essere il futuro?
Ci sono ancora moltissime sfide, esperimenti, prove che dovranno essere affrontate per assicurarsi della reale efficacia di questa tecnologia: affidabilità, robustezza, precisione di questi composti organici programmabili dovranno essere attentamente verificate.
Certamente, ciò che in un tempo non molto lontano ci sembrava impossibile o degno di una spiccata fantasia, oggi rappresenta un’opzione concreta che prefigura nuovi scenari di programmazione che ragionevolmente vedono la convivenza di tradizionali chip al silicio e nuovi composti organici a base di DNA.
Ognuna delle due tipologie presenta dei limiti, ma l’utilizzo ibrido delle due tecnologie insieme potrà portare a nuovi grandi passi in avanti.
