Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Al posto dei microchip in silicio utilizza molecole di dna. Per affrontare difficili problemi matematici Uno studio americano spiega come i pc potranno eseguire una grande quantità di operazioni. Nello stesso istante

Promette migliori prestazioni in termini di potenza, economicità e consumi

Fino a oggi, il rapporto tra batteri e informatica poteva ritenersi limitato alle colonie di germi che popolano le tastiere dei nostri pc. Ma adesso sono i batteri stessi che si propongono come computer, ai quali un giorno potremo forse collegare mouse e monitor: un gruppo di ricercatori americani ha creato un "computer batterico", un sistema che usa gruppi di microrganismi per risolvere complessi problemi matematici.
Gli scienziati, guidati da Jordan Baumgardner della Missouri Westen State University, hanno sottoposto al computer batterico un esercizio tradizionale noto come "cammino Hamiltoniano": data una lista di città, bisogna trovare il percorso più breve per toccarle tutte una sola volta. Si tratta di un problema che un uomo può risolvere facilmente a occhio. Un computer, al contrario, deve provare uno per uno tutti i percorsi possibili prima di individuare il migliore. Il computer batterico si è dimostrato capace di trovare la soluzione corretta e, potendo analizzare milioni di possibilità nello stesso istante, promette prestazioni migliori rispetto agli attuali sistemi basati su chip di silicio.
Alla base del lavoro di Baumgardner e dei suoi colleghi ci sono le ricerche sul cosiddetto "dna computing", che si propone di sostituire gli attuali microprocessori con le molecole di dna. Come i chip in silicio possono gestire informazioni in formato binario, ovvero codificate in sequenze di "0" e "1", anche le molecole di dna contengono dati sotto forma di basi (i nucleotidi) identificate dalle lettere A, T, C, G. «Ci siamo chiesti se fosse possibile portare il dna computing in un batterio che funzionasse come una macchina vivente con miliardi di processori», si legge nella ricerca pubblicata sul Journal of Biological Engineering. La scelta degli scienziati statunitensi è caduta su una colonia di Escherichia coli. I batteri sono stati manipolati in modo che cambiassero colore ed emettessero una fluorescenza gialla una volta risolto correttamente il problema.
Nel 1994 un altro americano, Leonard Adleman, fu il primo a dimostrare che le molecole di dna potevano essere usate per eseguire calcoli complessi. A questa branca della ricerca si guarda da allora con estremo interesse, poiché i processori basati sul dna hanno (in via teorica) tutte le caratteristiche per surclassare quelli di silicio, in termini di potenza, economicità, contenimento degli ingombri e dei consumi. In particolare, del dna affascina l´intrinseca capacità di lavorare in parallelo, cioè di eseguire una grande quantità di operazioni nello stesso istante, mentre i tradizionali chip possono compiere soltanto un calcolo alla volta.
Nel 2002 un gruppo di ricercatori israeliani del Weizmann Institute of Science ha creato, partendo dai principi di Adleman, un computer molecolare entrato nel Guinness dei primati come il più piccolo sistema di calcolo mai realizzato. Due anni più tardi, lo stesso team ha presentato un´evoluzione di quel modello, programmabile per entrare in una cellula, individuare anomalie e rilasciare la terapia adatta.
Rispetto al sistema di Adleman e ai suoi successori, il computer batterico promette ulteriori vantaggi: «Elimina la necessità di intervento umano e si adatta al mutare delle condizioni. Inoltre», spiegano i ricercatori, «il riprodursi esponenziale dei batteri aumenta continuamente il numero di processori al lavoro su un problema».
L´esercizio proposto al computer batterico è stato molto elementare: un cammino Hamiltoniano composto di tre soli nodi. Ma Baumgardner e i suoi colleghi lo considerano un banco di prova importante: una volta testato il meccanismo, sarà ora possibile farlo evolvere per raggiungere livelli più alti di complessità.

ALESSIO BALBI