Una singola molecola contiene una grande quantità di informazioni. Include non solo il numero di ciascun tipo di atomo costituente, ma anche come sono disposti e come si attaccano l'uno all'altro. E durante le reazioni chimiche, quell'informazione determina il risultato e si trasforma. Le molecole si scontrano, spezzare, rimontare, e ricostruire in modi prevedibili.

C'è un altro modo di vedere una reazione chimica, afferma Juan-Pérez Mercader, professore esterno del Santa Fe Institute, che è un fisico e astrobiologo con sede presso l'Università di Harvard. È una specie di calcolo. Un dispositivo informatico è uno che accetta informazioni come input, quindi trasforma meccanicamente quell'informazione e produce un output con uno scopo funzionale. L'input e l'output possono essere quasi qualsiasi cosa:numeri, lettere, oggetti, immagini, simboli, o qualcos'altro.

O, dice Perez-Mercader, molecole. Quando le molecole reagiscono, stanno seguendo gli stessi passaggi che descrivono il calcolo:Input, trasformazione, produzione. "È un calcolo che controlla quando si verificano determinati eventi, " dice Perez-Mercader, "ma su scala nanometrica, o più breve."

Le molecole possono essere piccole, ma il loro potenziale come strumenti di calcolo è enorme. "Questo è uno strumento informatico molto potente che deve essere sfruttato, " lui dice, notando che una singola mole di una sostanza ha 10^23 processori chimici elementari capaci di calcolo. Negli ultimi anni, Pérez-Mercader ha sviluppato un nuovo campo che chiama "calcolo chimico nativo". È una ricerca sfaccettata:vuole non solo sfruttare l'informatica chimica, ma anche trovare le sfide per le quali è più adatto.

"Se abbiamo un potere così grande, che tipo di problemi possiamo affrontare?" chiede. Non sono gli stessi che potrebbero essere risolti meglio con un supercomputer, lui dice. "Allora a cosa servono?"

Ha alcune idee. Reazioni chimiche, lui dice, sono molto bravi a costruire cose. Così nel 2017, il suo gruppo "programmava" reazioni chimiche per utilizzare un gruppo di molecole per assemblare un contenitore. L'esperimento ha dimostrato che queste molecole, in un senso, potrebbe riconoscere le informazioni e trasformarle in un modo specifico, analogo al calcolo.

Pérez-Mercader e il suo principale collaboratore al progetto, ingegnere chimico Marta Dueñas-Díez ad Harvard e al Repsol Technology Lab di Madrid, ha recentemente pubblicato una revisione dei loro progressi nel calcolo chimico. Dentro, descrivono come possono essere utilizzate le reazioni chimiche, in un laboratorio, per costruire una vasta gamma di sistemi informatici familiari, dalle semplici porte logiche alle macchine di Turing. Le loro scoperte, dice Perez-Mercader, suggeriscono che se le reazioni chimiche possono essere "programmate" come altri tipi di macchine informatiche, potrebbero essere sfruttati per applicazioni in molti settori, compresa la consegna intelligente dei farmaci, reti neurali, o anche cellule artificiali.