Il codice binario si può duplicare come il DNA

Una sequenza binaria non è poi così diversa da una sequenza di DNA organico; entrambe contengono informazioni codificate in simboli riconfigurabili. E, come il DNA, con la necessaria dose di replicazione e di variazioni, i software potrebbero diventare resistenti ad attacchi virali grazie a una biodiversità digitale.

Prendendo ispirazione dalla natura, alcuni scienziati del Center for Fundamental Living Technology danese hanno elaborato un metodo per far realizzare l'autoreplicazione e la mutazione di sequenze di informazioni in codice binario in una simulazione virtuale. In poche parole, hanno fatto sì che sequenze di 1 e 0 si comportassero come le strutture essenziali della vita organica.

Secondo i ricercatori questa scoperta costituisce una rivoluzione nella comprensione di come le informazioni digitalizzate—conoscenza e software—possano assicurarsi la sopravvivenza nel tempo generando continuamente copie variabili di se stesse, come fa il nostro DNA, preservando indefinitamente i dati fondamentali. Almeno finché si trovano in un contenitore fisico in grado di effettuare calcoli.

"Nel mondo reale, ogni cosa si distrugge. Le montagne si distruggono, ogni cosa nel tempo si deteriora. Perché un sistema del genere funzioni, bisogna essere in grado di mantenere nel tempo lunghi polimeri—lunghe molecole—che contengano informazioni," mi ha detto Steen Rasmussen, direttore del FlinT. "Credo che questi network autocatalitici o autoregolanti siano molto robusti. Possono essere modificati, si possono rimuovere alcuni componenti, e si rigenerano immediatamente."

La ricerca, descritta in uno studio pubblicato su Europhysics Letters, ha richiesto che si creasse un gruppo virtuale di sequenze di informazioni (combinazioni di numeri binari, o polimeri) che agissero come ingredienti di una reazione chimica.

Nella simulazione, un polimero binario duplicava se stesso unendosi a due parti corrispondenti di codice binario, imitando le dinamiche del DNA—due frammenti di DNA si uniscono per creare una molecola più grande—e ha mutato se stesso con un'altra unione casuale. Le mutazioni che danneggiavano la sequenze di informazioni venivano escluse.

Il risultato: lunghe sequenze di codici organizzate in pattern sicuri, con la capacità di preservare se stessi teoricamente per sempre. Secondo Rasmussen l'approccio a un tale numero di un'intera sequenza di informazioni è nuovo, ed è un metodo molto promettente per il futuro della manipolazione della biodiversità digitale.

"In questo particolare contesto, il sistema fa in modo che le sequenze di polimeri abbiano una concentrazione simile—un numero uguale di molecole lunghe e brevi," ha spiegato Rasmussen. "Sono molti anni che lavoro in questo ambito, e sono rimasto molto sorpreso dalle scoperte a cui siamo giunti."

Il lavoro svolto è sicuramente molto tecnico e piuttosto ostico, ma è una ricerca che rientra nell'ambito più ampio di quelle azioni a cui si dedica il FlinT, che hanno come obiettivo la creazione di macchinari viventi: dispositivi che possono ripararsi e rimpiazzarsi autonomamente. Un esempio potrebbe essere quello di una stampante in 3D che può stampare una copia di se stessa, o una sequenza di codici che possa proliferare e preservarsi come un filamento di DNA.

"A mio parere non ci sono dubbi sul fatto che l'elaborazione di una tecnologia vivente e intelligente sarà la prossima grande rivoluzione, allo stesso modo in cui in passato lo è stata la tecnologia dell'informazione," ha affermato Rasmussen. "Siamo soltanto agli inizi."

Gli studi computerizzati che usano la biodiversità organica come principio guida sono sempre più numerosi: esperti di sicurezza stanno cercando modi per rendere ogni software unico manipolando i loro codici, con tecniche decisamente meno complesse rispetto alle ricerche di Rasmussen e colleghi. George Church, genetista sperimentale, parla di un futuro in cui le informazioni verranno codificate nel DNA delle piante e cresceranno nelle foreste, permettendo ai dati di sviluppare una biodiversità variegata. Per ora ha codificato il suo libro pubblicato nel 2012, Regenesis, in una sequenza di DNA.

L'idea di codici digitali che riproducono il DNA organico stimola ogni sorta di immagine fantascientifica, e solleva questioni filosofiche sulla natura della tecnologia e delle azioni umane. Il sito del FlinT non nega che le possibili applicazioni delle ricerche condotte nel centro "abbiano il caratteristiche più vicine alla fantascienza che alla scienza vera e propria." È importante sottolineare che le scoperte del team di Rasmussen sono sperimentali, e c'è bisogno di molte ricerche prima che se ne possano vedere le applicazioni.

"Non è un risultato che ci permette di dire, okay, ora andiamo in laboratorio e cominciamo a fare qualcosa di specifico. È una scoperta che ci fa però affermare con sicurezza che è possibile creare lunghi polimeri altamente selettivi. Ed è una cosa che prima non sapevamo," ha affermato Rasmussen. "È solo il primo mattone, e per realizzare una casa intera ce ne vogliono molti altri."