Nanocomputadores Químicos
Em termos gerais, um computador químico é aquele que processa a informação através do estabelecimento e quebra de ligações químicas e armazena estados lógicos ou informações nas estruturas químicas (ou seja, moleculares) resultantes. Num nanocomputador químico a computação é baseada em reacções químicas (quebra e formação de ligações), as entradas são codificadas na estrutura molecular dos reagentes e os resultados podem ser extraídos da estrutura dos produtos de reacção o que significa que nestes computadores a interacção entre diferentes produtos químicos e suas estruturas são utilizadas para armazenar informações e processos.
Estas operações de computação serão realizadas de forma selectiva entre moléculas utilizando apenas algumas de cada vez em volumes com apenas alguns nanometros de lado e assim, de forma a criar um nanocomputador químico, os engenheiros têm que ser capazes de controlar átomos individuais e moléculas de modo que estes átomos e moléculas possam ser levados a executar cálculos controláveis e tarefas de armazenamento de dados. O desenvolvimento de um verdadeiro nanocomputador químico irá provavelmente seguir em moldes semelhantes aos da engenharia genética.
Nanocomputadores Bioquímicos
Tanto os nanocomputadores químicos como os bioquímicos irão armazenar e processar informações em termos de estruturas químicas e interacções. Os defensores dos computadores baseados em bioquímica apontam como "prova de existência" o facto deles serem já omnipresentes nas actividades comuns dos seres humanos e outros animais multicelulares, com sistema nervoso.
Ou seja, os nanocomputadores bioquímicos já existem na natureza e manifestam-se em todas as coisas vivas. Mas esses sistemas são em grande parte incontroláveis pelo homem o que faz com que a fabricação artificial ou a aplicação desta categoria de computadores bioquímicos naturais pareça ainda muito distante, porque os mecanismos de cérebros dos animais e do sistema nervoso ainda são muito mal entendidos. Não podemos, por exemplo, programar uma árvore para calcular os dígitos de p, ou programar anticorpos para combater uma doença específica (embora a ciência médica tenha chegado perto deste ideal na formulação de vacinas, antibióticos e medicamentos antivirais).
Ou seja, os nanocomputadores bioquímicos já existem na natureza e manifestam-se em todas as coisas vivas. Mas esses sistemas são em grande parte incontroláveis pelo homem o que faz com que a fabricação artificial ou a aplicação desta categoria de computadores bioquímicos naturais pareça ainda muito distante, porque os mecanismos de cérebros dos animais e do sistema nervoso ainda são muito mal entendidos. Não podemos, por exemplo, programar uma árvore para calcular os dígitos de p, ou programar anticorpos para combater uma doença específica (embora a ciência médica tenha chegado perto deste ideal na formulação de vacinas, antibióticos e medicamentos antivirais).
Nanocomputadores ADN
Em 1994, Leonard Adelman deu um passo gigantesco rumo a um tipo diferente de computador químico ou bioquímico artificial quando usou fragmentos de ADN para calcular a solução para um problema complexo da teoria dos grafos.
Usando as ferramentas da bioquímica, Adleman foi capaz de extrair a resposta correcta para o problema da teoria dos grafos de entre os muitos caminhos aleatórios representados por filamentos de ADN . Como um computador com vários processadores, este tipo de computador de ADN é capaz de analisar várias soluções para um problema simultaneamente.
Além disso, os filamentos de ADN utilizados no cálculo (aproximadamente 1017) são muitas ordens de magnitude maiores em número e mais densos do que os processadores dos supercomputadores electrónicos da actualidade. Como resultado do trabalho de Adleman, o nanocomputer químico é o único dos quatro tipos mencionados que já demonstrou capacidade de efectuar um cálculo real.
Além disso, os filamentos de ADN utilizados no cálculo (aproximadamente 1017) são muitas ordens de magnitude maiores em número e mais densos do que os processadores dos supercomputadores electrónicos da actualidade. Como resultado do trabalho de Adleman, o nanocomputer químico é o único dos quatro tipos mencionados que já demonstrou capacidade de efectuar um cálculo real.
Estes computadores usam o ADN para armazenar informações e realizar cálculos complexos tirando partido da sua grande capacidade de armazenamento que lhe permite manter a matriz da complexidade dos organismos vivos. A capacidade de armazenamento de um único grama de DNA pode armazenar tanta informação como um trilião de DVDs.