Een enkel molecuul bevat een schat aan informatie. Het omvat niet alleen het aantal van elk soort samenstellend atoom, maar ook hoe ze zijn gerangschikt en hoe ze aan elkaar hechten. En tijdens chemische reacties, die informatie bepaalt de uitkomst en wordt getransformeerd. Moleculen botsen, opsplitsen, weer in elkaar zetten, en herbouw op voorspelbare manieren.

Er is een andere manier om naar een chemische reactie te kijken, zegt externe professor Juan-Pérez Mercader van het Santa Fe Institute, die een natuurkundige en astrobioloog is aan de Harvard University. Het is een soort rekensom. Een computerapparaat is een apparaat dat informatie als invoer gebruikt, transformeert die informatie vervolgens mechanisch en produceert wat output met een functioneel doel. De invoer en uitvoer kan bijna alles zijn:getallen, brieven, voorwerpen, afbeeldingen, symbolen, of iets anders.

Of, zegt Pérez-Mercader, moleculen. Als moleculen reageren, ze volgen dezelfde stappen die de berekening beschrijven:invoer, transformatie, uitvoer. "Het is een berekening die bepaalt wanneer bepaalde gebeurtenissen plaatsvinden, " zegt Pérez-Mercader, "maar op nanometerschaal, of korter."

Moleculen kunnen klein zijn, maar hun potentieel als rekenhulpmiddel is enorm. "Dit is een zeer krachtige computertool die moet worden gebruikt, " hij zegt, opmerkend dat een enkele mol van een stof 10^23 elementaire chemische processors heeft die kunnen worden berekend. De laatste jaren, Pérez-Mercader heeft een nieuw veld ontwikkeld dat hij 'native chemical computation' noemt. Het is een veelzijdige zoektocht:hij wil niet alleen chemisch computergebruik benutten, maar ook uitdagingen vinden waarvoor het het meest geschikt is.

"Als we zo'n enorme macht hebben, wat voor soort problemen kunnen we aanpakken?", vraagt ​​hij. Ze zijn niet dezelfde als de problemen die beter kunnen worden opgelost met een supercomputer, hij zegt. "Dus waar zijn ze goed voor?"

Hij heeft wat ideeën. Chemische reacties, hij zegt, zijn erg goed in dingen bouwen. Dus anno 2017 zijn groep "programmeerde" chemische reacties om een ​​aantal moleculen te gebruiken om een ​​container samen te stellen. Het experiment toonde aan dat deze moleculen, in zekere zin, informatie zou kunnen herkennen en op een specifieke manier kunnen transformeren, analoog aan rekenen.

Pérez-Mercader en zijn belangrijkste medewerker aan het project, chemisch ingenieur Marta Dueñas-Díez aan Harvard en het Repsol Technology Lab in Madrid, publiceerde onlangs een overzicht van hun vooruitgang op het gebied van chemische berekeningen. In het, ze beschrijven hoe chemische reacties kunnen worden gebruikt, in een laboratorium, om een ​​breed scala aan bekende computersystemen te bouwen, van eenvoudige logische poorten tot Turing Machines. Hun bevindingen, zegt Pérez-Mercader, suggereren dat als chemische reacties kunnen worden "geprogrammeerd" zoals andere typen computermachines, ze kunnen worden misbruikt voor toepassingen in veel gebieden, inclusief intelligente medicijnafgifte, neurale netwerken, of zelfs kunstmatige cellen.