Наш свакодневни живот је толико дигитализован да чак и техноноби знају да је рачунар гомила електронских транзистора који обрађују 1 и 0 сигнала кодираних у програму. Али нова врста рачунања може нас натерати да поново покренемо своје мишљење: По први пут су научници искористили извор енергије који живе ћелије користе за напајање сићушних протеина да би решили математички проблем.
Истраживање, које води двојац отац-син, представља потицај за био-рачунарство, који обећава уређаје који се баве сложеним задацима и троше много мање енергије од електричних машина. „Није питање прављења бржих рачунара“, каже Дан Ницолау Јр., водећи аутор нове студије, који је зарадио докторат из математичке биологије на Окфорду. „То је питање решавања проблема које рачунар уопште не може да реши.“
Узмите пробијање кода, што може подразумевати просијавање трилијуна комбинација да бисте постигли једно исправно решење. Можда је изненађујуће што рачунари маинфраме-а нису тако сјајни у решавању таквог проблема, јер теже да раде линеарно, правећи рачуне у једном низу. Паралелна обрада - испробавање више могућих решења истовремено - је боља опклада.
Отуда долази нови експеримент. Годинама, Дан Ницолау Ср., шеф биоинжињеринга на Универзитету МцГилл у Монтреалу, проучавао је кретање цитоскелетних протеина, који помажу да ћелије добију њихову структуру. Око 2002. године, његов син, тада студент додипломског студија, размишљао је о томе како штакори у лабиринтима и мрави на лову решавају проблеме. Да ли се протеини које је истраживао његов отац могу користити за решавање загонетки?
Да би тестирали питање, прво су морали да га преведу у облик на који би протеини могли да реагују. Дакле, истраживачи су одабрали математички проблем, нацртали га као граф, а затим графикон претворили у неку врсту микроскопског лавиринта, који је уграђен у четверокутни силикатни чип. "Онда дозволите да агенцију истражују ову мрежу - што је брже, мање, то боље - и видећете где они излазе", каже Ницолау Ср. У овом случају, агенси су били цитоскелетни протеински филаменти из зечјег мишића (а неки су га узгајали у лабораторији), и они су „истраживали“ различита решења лавиринта, попут гомиле која тражи излазе. У међувремену, вијугави протеини су покупили енергију од распада АТП-а, молекула који ослобађа енергију који покреће ћелије, а „одговори“ су се појавили из гледања где су протеини побегли, а затим су повукли своје кораке.
Овај експериментални биорачунар не може надмашити електронску машину, а осмишљен је да реши само један проблем. Али истраживачи сматрају да се тај концепт једног дана може смањити за рјешавање изазова који тренутно збуњују конвенционалне рачунаре, користећи „хиљаде пута мање енергије по прорачуну“, каже Ницолау млађи. Криптографија, дизајн лијекова и путокази представљају велике математичке изазове који су тек безначајни за природни паралелни процесор. И како каже Ницолау Јр., "Живот чини ствари ефикасније."
Претплатите се на часопис Смитхсониан за само 12 долара
Ова прича је избор из мајског броја часописа Смитхсониан
Купи
