Il calcolo naturale si riferisce a qualsiasi tipo di tecnica informatica che utilizza materiali o ispirazione dalla natura. Esempi di calcolo naturale includono lo sviluppo di reti neurali artificiali che si adattano ai cambiamenti e la progettazione di computer quantistici che potrebbero essere potenzialmente molte più potenti dei computer attuali. Il calcolo naturale può anche riferirsi alla creazione di sostanze artificiali che imitano quelle presenti in natura.
Esistono numerosi campi computazionali che utilizzano le idee della natura per creare soluzioni più efficienti ai problemi. Alcuni computer sono stati sviluppati anche all’inizio del 21° secolo per utilizzare materiali naturali, come alcune molecole, per eseguire calcoli più veloci ed efficienti. Queste tecniche sono tutte forme di calcolo naturale, perché non esisterebbero senza una conoscenza dettagliata di come funzionano i sistemi naturali.
Il calcolo naturale può anche riferirsi al tentativo di ingegnerizzare organismi artificiali che si comportano come sistemi naturali. Questi includono il tentativo di costruire sistemi in grado di eseguire processi come la regolazione genica, che è importante negli organismi viventi. Un altro esempio è l’autoassemblaggio, che si riferisce a sistemi che possono organizzarsi da soli da uno stato iniziale disorganizzato.
Le reti neurali, ad esempio, sono spesso utilizzate dai programmatori di computer che desiderano che un programma diventi automaticamente più efficiente nel tempo. Questi si basano sulle strutture che si trovano nelle reti neurali naturali, come quelle che si trovano nei neuroni del cervello. Utilizzando semplici versioni dei sistemi presenti nelle reti neurali naturali, i programmatori di computer sono in grado di rendere i loro programmi più adattabili alle nuove informazioni. A partire dal 2011, le reti neurali artificiali non si avvicinano alla complessità delle reti neurali naturali, ma possono comunque essere utili.
Un altro esempio di calcolo naturale è la ricerca su come costruire un computer quantistico. L’idea è che invece dei computer moderni, che eseguono calcoli basati sugli stati binari di 0 o 1, un computer quantistico potrebbe teoricamente utilizzare molti più stati. Questo potrebbe portare a computer molto più veloci. Mentre si pensa che un computer quantistico sia ancora molto lontano, a partire dal 2011, non sembra esserci alcuna ragione scientifica per cui non possa essere realizzato una volta che la tecnologia è diventata abbastanza avanzata.
Ci sono una varietà di altri esempi di calcolo naturale. Questi includono la progettazione di vita artificiale, la robotica e il calcolo evolutivo. Anche l’intelligenza dello sciame, che è un tipo di sistema che imita grandi gruppi di animali come le formiche, potrebbe essere importante in futuro. Ha una serie di potenziali applicazioni, soprattutto quando si cerca di prevedere eventi futuri.