O chip do futuro

Contas no tubo de ensaio

Os computadores resolvem qualquer problema por meio da soma entre zeros e uns. Para o computador de DNA, o matemático Leonard Adleman estabeleceu que cadeias grudadas ao seu par valem um, as solteiras valem zero. O código está na enzima que cola os pares. Se ela está presente, é um, se não está, é zero. Em excesso, a enzima tem efeito contrário. Assim, a soma de duas cadeias casadas resulta em duas solteiras, ou zero. Traduzido em lotes dessas seqüências, o problema vai para o tubo de ensaio. O resultado pode ser lido no microscópio.

A lógica da química

O computador genético aproveita as ligações naturais do DNA.

Todo o segredo está nestes tubos de ensaio 1: moléculas sintetizadas em laboratório a partir do DNA de ratos. No DNA, quatro bases, as substâncias químicas chamadas timina (T), adenina (A), guanina (G) e citosina (C), se organizam em duas enormes seqüências, ligadas aos pares 2. A computação é feita por meio da manipulação dessas seqüências, quebrando-as e juntando-as com o auxílio de enzimas que são adicionadas pelos braços mecânicos 3. As bases reagem de maneira bem conhecida quando em contato com essas enzimas.

Como foi resolvido o primeiro problema

O objetivo era descobrir como visitar Atlanta, Chicago, Baltimore e Detroit, partindo de Atlanta e chegando a Detroit, com três vôos, sendo que os vôos disponíveis são: Atlanta-Chicago; Chicago-Detroit; Chicago-Baltimore; Baltimore-Detroit.

A resposta é óbvia, mas veja como o chip de DNA chegou a ela.

1 – Para representar cada cidade foi criada uma seqüência de seis bases.

2 – Os vôos foram representados por seqüências nas quais as três primeiras bases eram as três últimas da cidade de origem e as três últimas bases eram as três primeiras das cidades de destino.

3 – O próximo passo foi montar as seqüências complementares das cidades (no DNA, as bases das espirais se unem sempre da seguinte forma: T com A e G com C). Cadeias complementares:

4 – As cadeias complementares foram colocadas num tubo de ensaio com os vôos. Naturalmente elas foram se ligando a seus pares. Assim, os vôos uniram as cidades-origem às cidades-destino, formando muitas seqüências. Por exemplo:

5 – No fim, foram adicionadas ao tubo enzimas que mataram, por corrosão, as seqüências que não continham as quatro cidades e aquelas que começavam ou terminavam com a cidade errada.

6 – A seqüência que sobrou é a resposta certa: Atlanta-Chicago-Baltimore-Detroit.

Engatinhando para o futuro

Os primeiros passos da eletrônica e da computação.

1906 Válvula

É quando nasce a eletrônica moderna. Inventada pelo americano Lee De Forest, a válvula possibilitou o surgimento do rádio, da televisão, do gravador e até dos primeiros telefones sem fio e do computador. Tinha cerca de 5 centímetros de altura.

1943 Colossus

Por muito tempo o Eniac, criado em 1946, na Universidade da Pennsylvania, EUA, reinou como o primeiro computador digital. Agora sabe-se que o Colossus foi construído antes, na Universidade Harvard, nos EUA, para decifrar códigos de guerra.

Olha, mamãe, sem as mãos!

Imagine dar ordens ao seu computador só com o pensamento. Os pesquisadores Hugh Lusted e Benjamin Knapp, da empresa Biocontrol Systems, em Palo Alto, no chamado Vale do Sílicio da Califórnia, Estados Unidos, garantem que isso já é possível. Eles desenvolveram sensores parecidos com esses eletrodos que se colocam na cabeça para fazer exames. Os sensores interceptam ondas cerebrais geradas por pensamentos específicos como SIM e NÃO, LIGAR e DESLIGAR, PARA CIMA, PARA BAIXO, ESQUERDA ou DIREITA. É pouco, mas já é um começo.

Imitação da natureza

Células e órgãos entram nos computadores.

O chip de neurônio

1 – Neurônios (milhares de células) são retirados de ratos. Essas células cerebrais têm, no organismo, o mesmo papel que o transistor nos computadores: transmitir impulsos elétricos.

2 – Esses neurônios são grudados no silício com uma cola feita de enzimas. Muitos morrem, mas os que sobrevivem começam a crescer.

3 – Os técnicos fazem desenhos no silício, assim como fazem com os chips normais. A diferença é que aqui eles usam uma tinta feita de enzimas que atraem os axônios, os prolongamentos dos neurônios.

4 – A placa ganha uma cabeleira de neurônios. Para que as células não morram, a cola deve ser recolocada a cada 72 horas.

5 – No fim, o chip de neurônios funciona exatamente como um chip comum, só que no lugar dos transistores tem neurônios fazendo o papel de conduzir os elétrons.

As lições do fígado

Quando o sangue chega ao fígado, trazido pelos capilares 1, é recebido por grupos de células hexagonais, os hepatócitos 2. Essas células analisam o sangue e se dividem para metabolizar as substâncias presentes na circulação. Há hepatócitos que são melhores para quebrar a gordura. Se tem mais gordura numa determinada área, é lá que eles se juntam. Depois, o sangue sai pela veia central 3.

Os cientistas querem fazer a mesma coisa com o chip. As informações seriam recebidas por pequenos transistores (receptores) localizados nas pontas de um hexágono 1 e direcionados para o local certo do chip especializado em lidar com aquele tipo de dado 2. Depois, sai pelo centro 3. Assim evita-se que o dado percorra o chip todo, como acontece hoje, e o processo ganha velocidade.

Descobertas revolucionárias

Adeus à válvula coincide com maior conhecimento sobre a luz.

1947 Transistor

Cientistas dos Laboratórios Bell, em Nova Jersey, EUA, observam pela primeira vez o “efeito transistor”, ou seja, a amplificação de um sinal ao passar por um cristal semi-condutor. A peça era feita de germânio. O silício veio depois.

1948 Holografia

A existência da holografia é comprovada teoricamente pelo americano Dennis Gabor, mas não existia uma fonte de luz adequada, passível de manipulação, para torná-la realidade. Essa fonte de luz só apareceu em 1960. Chama-se laser.

Superpopulação de transistores

Segundo Gordon Moore, fundador da Intel, a quantidade de transistores no chip deveria dobrar a cada dezoito meses. Essa lei vigora desde 1965. Mas a distância entre as minúsculas peças foi ficando tão pequena que a regra andou correndo o risco de ser revogada. A empresa americana Plasma & Material Technologies é que veio salvar a pátria. Ela desenvolveu um líquido que forma uma capa isolante de 35 nanômetros (bilionésimos de milímetro) em cada transistor. Agora, bem isolados, o número deles pode continuar crescendo.

Duas idéias brilhantes

Como são os chips que usam a luz para trabalhar mais depressa.

O chip opticoeletrônico parece vaga-lume

A informação é processada normalmente, como num chip comum, por transistores grudados numa placa de silício 1. Quando ela vai sair do chip para outros componentes do computador, é transformada em luz por uma célula feita de um silício especial que contém gálio e arsênio e é capaz de brilhar quando recebe impulsos elétricos 2. Como no chip comum, o um da linguagem binária se traduz por um impulso e o zero pela ausência de impulso. No novo modelo, o um vai significar aceso e o zero, apagado.

O chip óptico brilha em cores

A informação trafega dentro do chip e para fora dele na forma de luz, substituindo os elétrons 1. Para isso, milhares de células feitas com o novo silício, que brilha, acompanhadas de sensores óticos, substituem os transistores 2. A informação circula nas cores branco, preto, azul e vermelho. Assim, a linguagem deixa de ser binária e passa a ser quaternária, elevando a capacidade dos computadores à quarta potência.

Duas frentes em progresso

O controle da luz e a criação dos circuitos integrados.

1960 Laser

Previsto por Einstein em 1917, o laser (sigla, em inglês, para “amplificação da luz por emissão de radiação estimulada”) só começou a ser pesquisado pra valer em 1950, pelo físico americano Charles H. Townes. Máquinas capazes de produzi-lo apareceram em 1960.

1964 Integração

Empresas começam a produzir placas com dezenas de componentes eletrônicos (transistores, capacitores, diodos e resistores). São os circuitos integrados. Inicia-se uma batalha para miniaturizar esses componentes que dura até hoje.

A memória após a morte

“É o começo da imortalidade”, exagerou Chris Winter, da British Telecom, principal companhia de telecomunicações da Europa, ao anunciar, há poucos meses, o chip chamado Soul Catcher (capturador de almas). Segundo a empresa, o chip poderá um dia ser implantado no cérebro humano e, com sua memória equivalente a uns 100 000 CD-ROMs, gravar experiências como cheiro, tato, gosto e emoções. Para evitar a rejeição, diz Winter, “talvez ele possa ficar fora da cabeça”.

Quer dizer: o sujeito pode morrer, mas as lembranças que ele tinha vão ficar.

Estranhos armários virtuais

O cubo e a holografia que podem armazenar dados digitais.

Cubo mágico

Nanofatias (com bilionésimos de milímetro) de um polímero (plástico duro) transparente são sobrepostas de forma a montar um cubo 1. As fatias estão impregnadas de partículas fluorescentes.

Cada uma dessas partículas possui a propriedade de emitir um fóton de alta intensidade quando dois fótons de baixa intensidade a atingem 2. Os pontos que brilham representam os uns da informação digital. Eles não precisam ser gravados.

Para gravar os zeros é preciso emitir um raio muito poderoso que mata a capacidade da partícula de emitir o fóton 3. Para ler a mensagem, o sensor emite somente os dois feixes de laser. Quando recebe o fóton de volta, entende um, quando não recebe nada, entende zero.

Memória furta-cor

A holografia é desenhada por meio do alinhamento de microcristais, de modo a refletir e desviar os raios de luz que recebe, criando uma imagem tridimensional feita de pontos vermelhos e azuis 1. O vermelho representa o zero e o azul representa o um.

Uma molécula chamada DNO 2, cuja estrutura é guardada como um segredo de Estado, é distribuída na placa em que a holografia é desenhada. Como uma pequena chave, que é travada e destravada de acordo com a intensidade da luz que recebe, o DNO reflete o azul ou o vermelho. Isso significa que pemite a regravação, o que é essencial para memórias de computador.

Os passos mais recentes

A fibra óptica e o chip abrem caminho para a atual revolução.

1966 Fibra óptica

Dois cientistas da empresa de telecomunicações ITT, da Inglaterra, Charles Kuen Kao e G. A. Hockham, comprovam na prática que a luz pode ser conduzida dentro de tubos de vidro finíssimos. Eles se baseavam nas teorias de John Tindall, de 1870.

1974 Chip

A Intel reúne centenas componentes eletrônicos em uma lasca de silício. É o que conhecemos por microprocessador ou chip (lasca em inglês). A cada nova geração, os chips comportam maior quantidade de transistores e ficam mais competentes.