É de conhecimento geral que o perfeito é inimigo do bom, mas no mundo em nanoescala, a perfeição pode agir como inimiga dos melhores.

No mundo do dia a dia, engenheiros e cientistas fazem de tudo para tornar os dispositivos que usamos o mais perfeitos possível. Quando ligamos um interruptor de luz ou giramos a chave do carro, esperamos que as luzes se acendam e o motor dê partida todas as vezes, com raras exceções. Eles fizeram isso usando um processo de design de cima para baixo combinado com a aplicação de grandes quantidades de energia para aumentar a confiabilidade, suprimindo a variabilidade natural.

Contudo, esta abordagem de força bruta não funcionará no mundo em nanoescala que os cientistas estão começando a sondar em busca de novos dispositivos elétricos e mecânicos. Isso ocorre porque os objetos nesta escala se comportam de uma maneira fundamentalmente diferente dos objetos em escala maior, argumenta Peter Cummings, John R. Hall Professor de Engenharia Química da Universidade de Vanderbilt, e Michael Simpson, professor de ciência de materiais e engenharia da Universidade do Tennessee, Knoxville, em um artigo na edição de abril da ACS Nano Diário.

A diferença definidora entre os comportamentos de objetos em grande escala e nanoescala é o papel que o "ruído" desempenha. Para os cientistas, o ruído não se limita a sons desagradáveis; é qualquer tipo de perturbação aleatória. No nível de átomos e moléculas, o ruído pode assumir a forma de movimento aleatório, que domina a tal ponto que é extremamente difícil fazer dispositivos confiáveis.

Natureza, Contudo, conseguiu descobrir como colocar essas flutuações para funcionar, permitindo que organismos vivos operem de forma confiável e muito mais eficiente do que dispositivos similares feitos pelo homem. Isso foi feito explorando o comportamento contrário que o comportamento aleatório permite.

"O investimento da Contrarian é uma estratégia para vencer no mercado de ações, "Cummings disse, "mas também pode ser uma característica fundamental de todos os processos naturais e contém a chave para muitos fenômenos diversos, incluindo a capacidade do vírus da imunodeficiência humana de resistir a medicamentos modernos. "

Em seu jornal, Cummings e Simpson afirmam que, em qualquer população, flutuações aleatórias - o "ruído" - fazem com que uma pequena minoria aja de maneira contrária à maioria e podem ajudar o grupo a responder às mudanças nas condições. Desta forma, menos perfeição pode realmente ser bom para o todo.

Imitando células

No Laboratório Nacional Oak Ridge, onde os dois pesquisadores trabalham, eles estão explorando este princípio básico através de uma combinação de criação de simulações virtuais e construção de simulações de células físicas, sistemas sintéticos construídos na escala biológica que exibem algumas características semelhantes às células.

"Em vez de tentar tomar decisões perfeitas com base em informações imperfeitas, a célula joga as probabilidades com uma reviravolta importante:ela protege suas apostas. Certo, a maioria das células fará apostas no provável vencedor, mas alguns poucos importantes colocarão seu dinheiro no risco, "Simpson disse." Essa é a lição da natureza, onde uma humilde célula bacteriana supera nossos melhores chips de computador por um fator de 100 milhões, e faz isso em parte por ser menos do que perfeito. "

Seguir o exemplo da natureza significa compreender o papel do acaso. Por exemplo, no vírus da AIDS, a maioria das células infectadas é forçada a produzir novos vírus que infectam outras células. Mas algumas das células infectadas transformam o vírus em um estado dormente que escapa da detecção.

"Como bombas-relógio, essas infecções latentes podem se tornar ativas algum tempo depois, e são esses eventos contrários o principal fator de prevenção da erradicação da AIDS, "Simpson disse.

"Nossa tecnologia lutou contra essa chance usando uma abordagem de força bruta que consome muita energia, "Cummings disse. Como resultado, um dos fatores que limitam a construção de computadores mais potentes é a quantidade de energia que destrói a rede elétrica de que eles precisam.

Ainda assim, residindo em cima dos gabinetes desses supercomputadores, aquecendo-se no calor gerado na luta para suprimir o elemento do acaso, as bactérias inferiores nos mostram outro caminho.