Querida, o PC engoliu as crianças

Robinson Nelson dos Santos

Imagine um computador portátil levíssimo, capaz de calcular em menos de 1 nanossegundo problemas que o melhor computador de hoje levaria a idade do universo para resolver. Ele poderá ser seu um dia, desde que os cientistas consigam contornar alguns probleminhas: reduzir a temperatura interna, que pode chegar a 1 bilhão de graus Celsius e acabar com seu péssimo hábito de criar um buraco negro a cada fim de cálculo, uma ameaça que poderia engolir computador e usuário. Assustado? Pois essa é a projeção feita pelo físico Seth Lloyd, do Massachusets Institute of Technology, o venerando MIT.

Lloyd faz parte de um grupo de cientistas de ponta que estão quebrando a cabeça para resolver um problemão. Você já conhece o postulado criado por Gordon Moore, co-fundador da fabricante de chips Intel. No ano de 1965, Moore afirmou que o número de transistores em cada polegada quadrada de chip dobraria a cada 18 meses. As apostas dizem que a Lei de Moore, como a afirmação é conhecida, talvez conheça seu limite em 2020. De qualquer forma, o tamanho dos transistores aproxima-se rapidamente do limite físico (veja quadro). Nessa situação, a largura dos componentes alcançará 0,1 mícron e suas camadas terão apenas a espessura de alguns átomos. A própria Intel já alertou a comunidade científica sobre o fato, por meio de uma declaração do engenheiro Paul Packan, publicada na revista Science.

O modelo de computador quântico proposto por Lloyd é um de vários que têm surgido nos últimos anos. Todos têm por meta substituir o computador baseado em silício. O laptop imaginado por Seth Lloyd é, certamente, o mais criativo. Para concebê-lo, o físico deixou de lado detalhes, digamos, operacionais. O tipo da tela, a forma do teclado ou o sistema operacional não lhe interessam. Seu modelo levou em conta apenas grandezas físicas, como energia, volume e temperatura. Os atuais 0 e 1 da computação tradicional seriam representados pela posição de partículas dentro de uma caixa ideal de 1 quilo, com capacidade para 1 litro, e a mudança de estado de cada bit seria feita via choque de partículas.

A contra-indicação é que a energia liberada por partículas em choque na velocidade da luz resultaria em temperaturas na casa do bilhão de graus Celsius. Além disso, sucessivas diminuições na caixa – um artifício imaginado para encurtar distâncias de passagens de partículas e, assim, ganhar velocidade – poderiam provocar o surgimento de buracos negros, capazes de engolir tudo o que houver por perto. Mesmo assim, o físico Lloyd imagina que seja possível ler o resultado do cálculo na radiação emanada durante a breve explosão que antecede a evaporação do buraco. Ah, bom.

Em termos de memória, um computador quântico esbarra em dois fatores limitantes: energia e volume. Quanto maior o volume, mais posições uma partícula poderia ocupar dentro dele. Logo, mais estados diferentes seriam possíveis.

O cálculo exato da memória máxima teria de levar em conta os diferentes tipos de partícula em uso dentro do computador. Se toda a massa for transformada em energia, ela será convertida em luz. Logo, a caixa do computador será, na verdade, uma caixa de luz.

Enquanto o “disco rígido” feito de luz não vem, vale a pena sonhar com o holodisco, uma tecnologia em estudo por empresas como Bayer e Imation e prometida para daqui a uns três anos. O holodisco usa hologramas, aquelas imagens tridimensionais feitas de luz. O holodisco da Bayer deverá chegar ao mercado com capacidade de 1 terabit (1 000 gigabits). A base dessa tecnologia é a linguagem binária, codificada em 1 milhão de microespelhos estimulados pela luz de um laser. Os dados obtidos são gravados em um disco de polímero com forma holográfica. Cada espelho contém toda a informação da imagem total, mas de um ângulo diferente.

Não gostou? Que tal o computador óptico? Nesse modelo, os elétrons dão lugar a fótons, que podem caminhar por dutos de vidro sem interferência ou perda de sinal. Transistores ópticos já foram inventados, mas ainda são grandes e desajeitados. Outro desafio é a manipulação do estado do bit em redes de fibras ópticas, um trabalho que teria de ser feito por lentes e prismas.

A tecnologia óptica deve chegar primeiro ao tráfego de dados em massa, via redes de longo alcance. A Agilent Technologies, formada após uma divisão da HP, demonstrou, no começo deste ano, um protótipo de computador óptico que usa bolhas para defletir o raio de luz. Outras companhias não menos importantes, como a Nortel Networks e a Lucent, trabalham em projetos semelhantes.

Outro concorrente disposto a tomar lugar em sua escrivaninha é o computador orgânico, capaz de escrever informações na forma de cadeia de moléculas, como o DNA e o RNA. A estrutura helicoidal poderia ser usada para armazenar informações, como uma fita magnética tradicional. Contudo, em vez de zeros e uns, ela registraria combinações dos quatro ácidos nucléicos A, T, C e G. O desafio, aqui, é torná-lo pequeno e prático: os protótipos já construídos usam um cipoal de tubos com líquido orgânico, criando um cenário digno de filmes B de ficção científica.

Funciona? Bem, em uma dessas experiências, cientistas da Universidade de Princeton, em Nova Jersey, nos Estados Unidos, criaram um computador baseado em RNA capaz de calcular todos os movimentos possíveis de um bispo em um tabuleiro de xadrez, sem que caia sob o domínio de outro bispo (há mais de 1 000 movimentos possíveis).

Não é de hoje que computadores moleculares povoam a imaginação dos cientistas. Em 1974, os pesquisadores Mark Ratner e Ari Aviram, do Centro de Pesquisas Thomas J. Watson, da IBM, defenderam a idéia de que uma molécula com uma estrutura eletrônica conjugada poderia funcionar como um retificador. Este dispositivo eletrônico básico permite que a corrente flua em apenas uma direção. Quatro anos depois, uma equipe liderada pelo químico japonês Hideki Shirakawa, da Universidade de Tsukuba, descobriu como fazer uma variação de poliacetileno que conduzia eletricidade, alimentando a esperança de que as moléculas desse polímero poderiam funcionar como fios.

O trabalho de Shirakawa, em colaboração com Alan Heeger, da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, e Alan MacDiarmid, da Universidade da Pensilvânia, levou à conquista do Prêmio Nobel de Química de 2000.

Polímeros condutores de energia já são usados em escudos contra radiação eletromagnética de monitores de vídeo. Os próximos produtos feitos com o plástico semicondutivo de Shirakawa e sua equipe devem ser pequenos displays de telefones celulares e televisores de bolso.

Modelos quânticos, caixas de luz, buracos negros, holodisco. Que tal ar? O código binário de 0 e 1 também é a base dos computadores de ar. O “equipamento” é construído com sistemas de moléculas que podem codificar dois estados distintos (o 0 e o 1) mediante o contato com dois tipos de gases: o dióxido de carbono e o nitrogênio. O químico James Le Clair, do Instituto de Pesquisa Scripps, da Califórnia, nos Estados Unidos, projetou uma molécula que se torna fluorescente quando entra em contato com o nitrogênio e volta ao normal quando encontra o dióxido de carbono. “É a primeira vez que reproduzimos as funções de um interruptor de um transistor a partir de componentes que estão no ar que respiramos”, afirma Le Clair.

Talvez o cúmulo da miniaturização do transistor de silício possa resultar na criação dos computadores molecular e de ponto. No modelo molecular, o transistor é substituído por uma única molécula, enquanto o de ponto usaria um simples elétron. Para que um protótipo seja construído, será preciso vencer formidáveis problemas técnicos, como a produção em massa de fios de dimensões atômicas. Nisso, a nanotecnologia tem muito a ajudar .

O que mais vai pintar por aí? Que tal eletrólise à base de moléculas de água com Ki-Suco? Ou partículas de molho vinagrete? Componentes de feijoada em estado cósmico? O cardápio promete.

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