Meie igapäevane elu on nii digitaliseeritud, et isegi tehnofoobid teavad, et arvuti on hunnik elektroonilisi transistore, mis töötlevad programmis kodeeritud 1 ja 0 signaali. Kuid uut tüüpi andmetöötlus võib sundida meid oma mõtteid taaskäivitama: teadlased on esimest korda kasutanud energiaallikat, mida elavad rakud kasutavad pisikeste valkude toiteks matemaatikaprobleemi lahendamiseks.
Isa-poja duo juhitud uuring on tõukejõuks bioarvutitele, mis tõotab lubada seadmeid, mis lahendavad keerukaid ülesandeid ja kasutavad palju vähem energiat kui elektrimasinad. "Küsimus pole kiiremate arvutite loomises, " ütleb uue uuringu juhtiv autor Dan Nicolau Jr, kes on doktorikraadi omandanud matemaatikabioloogias Oxfordis. "See on probleemide lahendamise küsimus, mida arvuti ei suuda üldse lahendada."
Tehke koodilõik, mis võib tähendada triljonite kombinatsioonide läbi sõelumist, et ühe õige lahenduseni jõuda. Võib-olla on üllatav, et suurarvuti arvutid pole niivõrd suurepärased probleemi lahendamisel, kuna nad töötavad enamasti lineaarselt, tehes arvutusi korraga ühes jadas. Paralleelne töötlemine - mitme võimaliku lahenduse korraga proovimine - on parem panus.
Milline on uue katse tulek. Aastaid Montreali McGilli ülikooli bioenergeetika osakonna juhataja Dan Nicolau Sr on uurinud tsütoskeletaalsete valkude liikumist, mis aitavad rakkudele oma struktuuri anda. 2002. aasta paiku mõtles tema poeg, tollane bakalaureuseõpetaja, kuidas labürindis olevad jahipidamisel olevad sipelgad lahendavad probleeme. Kas valke, mida tema isa uuris, võiks ka mõistatusi lahendada?
Küsimuse testimiseks pidid nad selle kõigepealt tõlkima sellisesse vormi, millele valgud võiksid reageerida. Nii valisid teadlased matemaatilise probleemi, joonistasid selle graafikuna ja teisendasid seejärel graafi omamoodi mikroskoopiliseks labürindiks, mis söövitati ühe tollise ruudukujulise ränidioksiidi kiibile. "Siis lasite agentidel seda võrku uurida - mida kiirem, seda väiksem, seda parem - ja vaadata, kuhu nad välja jõuavad, " räägib Nicolau Sr. Sel juhul olid need ained küüliku lihaste (ja mõned laboris kasvatatud) tsütoskeleti valgulised kiud ja nad "uurisid" labürindi erinevaid lahendusi, nagu väljapääsu otsiv rahvahulk. Vahepeal võtsid mõtisklevad valgud energiat ATP - rakke energiat eraldava molekuli - lagunemisel ja “vastused” tekkisid valkude põgenemise jälgimisest ja nende sammude tagasitõmbamisest.
See eksperimentaalne bioarvuti ei suuda elektroonilisi masinaid edestada ja on mõeldud vaid ühe probleemi lahendamiseks. Kuid teadlaste arvates saab seda kontseptsiooni kunagi kohandada, et lahendada väljakutsed, mis segavad praegu tavalisi arvuteid, kasutades „arvutamisel tuhandeid kordi vähem energiat”, väidab Nicolau Jr. loomuliku paralleelprotsessori jaoks. Ja nagu Nicolau Jr ütleb: "Elu teeb asju tõhusamalt."
Telli Smithsoniani ajakiri nüüd kõigest 12 dollariga
See lugu on valik Smithsoniani ajakirja mai numbrist
Osta
