Sun. Jun 16th, 2024

Um computador químico agora pode ser programado para resolver problemas concretos. A maneira como ele realiza cálculos está mais próximo de um cérebro do que de um computador tradicional, o que pode ajudar os pesquisadores a entender melhor como o cérebro funciona.

Computadores programáveis ​​que usam reações químicas para processar informações podem resolver problemas mais rapidamente do que computadores convencionais. E eles podem imitar melhor o cérebro do que suas contrapartes eletrônicas.

Computadores tradicionais são construídos a partir de pequenos componentes, como resistores e transistores, que manipulam sinais eletrônicos de forma a serem capazes de armazenar e processar informações. Em 2019, Lee Cronin e seus colegas da Universidade de Glasgow, no Reino Unido, construíram uma versão química de um computador usando reações para codificar informações. Agora, os pesquisadores deram um passo adiante ao descobrir como programar o computador químico para resolver problemas concretos.

A máquina é uma grade plástica de câmaras interconectadas, cada uma preenchida com uma mistura líquida de dois ácidos diferentes e um sal feito de potássio e bromo. Agitadores mecânicos agitam o líquido, o que inicia uma reação química. Para programar um problema específico, os pesquisadores ajustam a velocidade de cada agitador, que controla a velocidade da reação em cada célula.

À medida que a reação continua, as células piscam alternadamente luz vermelha ou azul. Os flashes de cores em diferentes células são análogos aos 1s e 0s usados ​​em computadores eletrônicos. Assim, uma computação química parece uma sequência de flashes coloridos na grade. Uma câmera de vídeo registra todos os vermelhos e azuis e usa essa informação para ajustar os agitadores para continuar o cálculo.

Erros na computação podem acontecer se alguma célula ficar fora de sincronia com suas vizinhas e começar a piscar as cores muito rápida ou lentamente. Os pesquisadores colocaram agitadores adicionais e menores entre cada par de células vizinhas para permitir que elas interagissem e se mantivessem em sincronia. Cronin diz que programar esse tipo de correção de erros é um pouco mais fácil com um computador químico do que com computadores eletrônicos e quânticos.

“Construímos uma interface mecânica digital para programar a química. E então a química faz a computação”, diz Cronin. “Tudo o que você faz é basicamente preencher a grade com os produtos químicos.”

Até agora, os pesquisadores usaram seu computador químico para resolver alguns problemas simples, como o problema do caixeiro viajante, que envolve encontrar o caminho mais curto entre uma lista de lugares diferentes.

Como cada célula atua como uma memória e um miniprocessador ao mesmo tempo, o computador é particularmente adequado para realizar muitos cálculos ao mesmo tempo, diz Andrew Adamatzky, da Universidade do Oeste da Inglaterra, em Bristol. Isso pode torná-lo bom para resolver problemas de otimização, como o problema do caixeiro viajante, que desacelera computadores convencionais porque exigem muita memória.

O novo dispositivo tem cerca de 30 por 30 centímetros de tamanho. Descobrir como torná-lo menor ou colocá-lo em chips também pode facilitar o uso fora do laboratório.

Cronin e seus colegas também estão interessados ​​em conectar o computador químico com a vida biológica. Um cérebro é, de certa forma, um computador que usa processos químicos para dar sentido às entradas elétricas de órgãos como os olhos, diz ele. Tanto no cérebro quanto no computador químico, uma entrada é traduzida em todo um sistema de reações químicas interconectadas e contínuas, portanto, dominar o computador químico pode ajudar os pesquisadores a entender melhor a evolução dos cérebros.

Referência: arXiv, arxiv.org/abs/2204.13493

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