รู้หรือไม่ปฏิกริยาทางเคมีนั้นถูกคำนวณโดยคอมพิวเตอร์ได้

โมเลกุลและพันธะปฏิกริยาของเคมีนั้นสามารถคาดการณ์การเปลี่นแปลงที่เกิดขึ้นล่วงหน้าได้ และยิ่งไปกว่านั้นคุณสมบัติการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถถูกออกแบบตั้งค่าให้เกิดขึ้นได้ไม่ต่างจากการใช้งานคอมพิวเตอร์อีกด้วย

รู้หรือไม่ว่าในโมเลกุลเดี่ยวนั้นมีข้อมูลมากมายมหาศาลแค่ไหนถูกบรรจุอยู่ภายใน? เพราะโมเลกุลนั้นประกอบด้วยอะตอมแต่ละชนิดซึ่งวิธีที่อะตอมเหล่านี้จัดเรียงตัวเพื่อยึดเหนี่ยวกันล้วนเป็นข้อมูลที่สำคัญด้วยกันทั้งสิ้น แน่นอนว่าในระหว่างที่เกิดปฏิกริยาทางเคมีขึ้นข้อมูลเหล่านี้จะเป็นตัวบ่งชี้ผลลัพธ์ที่จะเกิด ไม่ว่าจะเป็นการชนกันองอะตอม การแยกตัวของพันธะ การประกอบหรือจับตัวกันใหม่ ซึ่งสิ่งเหล่านี้สามารถคาดการณ์ได้

นักวิจัยจาก Santa Fe Institute คิดว่ากระบวนการเหล่านี้นั้นเป็นเหมือนการคำนวณประมวลผลของคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์นั้นรับข้อมูลเป็น Input จากนั้นจึงทำการเปลี่ยนแปลงข้อมูลและสร้างผลลัพธ์ด้วยฟังก์ชันที่ถูกกำหนดเอาไว้ ดังนั้น Input และ Output สามารถเป็นอะไรก็ได้ เช่น ตัวเลข, ตัวอักษร, วัตถุ, ภาพ, สัญลักษณ์ หรือสิ่งอื่นใด

ในมุมมองของนักวิจัยนั้นการตอบสนองของโมเลกุลเป็นระบบขั้นตอนแบบเดียวกับการประมวลผลคอมพิวเตอร์ที่อธิบายไว้ข้างต้น ไม่ว่าจะเป็น Input ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงและสุดท้ายออกมาเป็น Output แต่สำหรับปฏิกริยาเคมีแล้วนับเป็นอะไรที่สั้นกว่ามากเพราะเกิดขึ้นในระดับสัดส่วนนาโนเมตรหรือสั้นกว่านั้น

การวิจัยใหม่ที่เกิดขึ้นจากความพยายามนี้ คือ Native Chemical Computation ซึ่งมีภารกิจที่หลากหลายไม่เพียงค้นหาการประมวลผลคอมพิวเตอร์สำหรับเคมีแต่ยังเป็นการค้นหาว่ากระบวนการนี้เหมาะกับการใช้งานแบบไหนมากที่สุดอีกด้วย

ในปี 2017 นั้นทีมวิจัยสามารถ Programmed หรือตั้งค่าปฏิกริยาเคมีเพื่อให้โมเลกุลเกิดการประกอบตัวกันในกล่องภาชนะที่บรรจุสารเคมีเอาไว้ การทดลองนี้ทำให้เห็นว่าโมเลกุลนั้นสามารถจดจำข้อมูลและเปลี่ยนแปลงได้ในรูปแบบที่เจาะจง ซึ่งกระบวนการเงื่อนไขเหล่านี้คล้ายคลึงกับการประมวลผลคอมพิวเตอร์นั่นเอง

หากใครสนใจข้อมูลเพิ่มเติมสามารถอ่านงานวิจัย “Native Chemical Computation. A Generic Application of Oscillating Chemistry Illustrated With the Belousov-Zhabotinsky Reaction” ต่อกันได้เลยครับ

ที่มา:
Santafe.edu