MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Учёные из ирландского Университета Мейнута (Maynooth University) создали один из наиболее интересных на сегодняшний день молекулярных компьютеров на основе ДНК. Система способна выполнять математические операции — сложение, умножение и деление — используя естественные механизмы воспроизведения нитей ДНК. Новым стало то, что вычисления проводятся как бы сами по себе по аналогии с квантовым отжигом — запустили и просто ожидаем результат.
Источник изображения: ИИ-генерация Grok/3DNews
Это не первый «компьютер» на основе ДНК. Однако все предыдущие подходы в массе опирались на сложные, длительные, энергозатратные и требующие контроля процессы. И хотя даже они отличались определёнными выгодами по сравнению с «транзисторными» вычислителями, перспективы их были туманны.
В самом общем случае процесс опирается на самостоятельную сборку множества коротких цепочек ДНК вокруг длинной молекулярной основы, которая программирует задачу. Новый метод также использует этот принцип, но процесс сопровождается переходом системы в наиболее энергетически выгодное состояние. Так, после короткого нагрева, запускающего процесс, молекулы самостоятельно перестраиваются, а итоговая конфигурация ДНК становится ответом на вычисления. При этом системе не требуется постоянное питание или внешнее управление во время самого расчёта — всё идёт само по себе. Фактически представленное решение — это термодинамический компьютер с использованием ДНК.
В экспериментах ДНК-компьютер выполнил десять различных программ. Простые операции занимали около 30 секунд, тогда как более сложные задачи — например, сложение 100-битных чисел с диапазоном значений до десятков миллионов — требовали примерно 14 часов. Один и тот же раствор удалось использовать для десятков последовательных вычислений без заметного ухудшения результата, что также можно считать прорывом, ведь раньше его каждый раз нужно было готовить заново. И хотя такой вычислитель всё ещё уступает электронным процессорам, его преимущество также очевидно — это невероятный параллелизм и крайне низкое энергопотребление.
Исследователи считают, что ДНК-компьютеры в будущем могут занять нишу, недоступную традиционной электронике: это сверхплотное хранение данных, биосовместимые вычислительные устройства и молекулярные системы, способные работать внутри организма. В отличие от кремниевых чипов, ДНК одновременно является носителем информации и строительным материалом для вычислительного механизма. Однако практическое применение таких систем пока ограничено лабораторными условиями: остаются проблемы скорости, масштабирования и надёжного управления сложными молекулярными реакциями.
Источник:
