Naš vsakdan je tako digitaliziran, da celo tehnonobi vedo, da je računalnik kup elektronskih tranzistorjev, ki obdelujejo 1 in 0 signale, kodirane v programu. Toda nova vrsta računalništva nas lahko prisili, da ponovno zaženemo svoje mišljenje: Znanstveniki so prvič uporabili vir energije, ki ga žive celice uporabljajo za napajanje drobnih beljakovin za reševanje matematične težave.
Raziskava, ki jo je vodil duet oče-sin, je spodbuda za bioračunalništvo, ki obljublja naprave, ki se spopadajo s kompleksnimi nalogami in porabijo veliko manj energije kot električni stroji. "Ne gre za hitrejše računalništvo, " pravi Dan Nicolau Jr., glavni avtor nove študije, ki je doktoriral iz matematične biologije na Oxfordu. "To je vprašanje reševanja težav, ki jih računalnik sploh ne more rešiti."
Izvedite ločitev kode, kar lahko vključuje presejanje trilijonov kombinacij, da dosežete eno pravilno rešitev. Mogoče presenetljivo, da računalniki z glavnimi okviri niso tako odlični pri reševanju takšnega problema, saj ponavadi delujejo linearno in izračune v enem zaporedju. Vzporedna obdelava - poskusi več možnih rešitev hkrati - je boljša stava.
Od tod prihaja novi eksperiment. Leta 2015 je Dan Nicolau Sr., vodja bioinženiringa na univerzi McGill v Montrealu, preučeval gibanje citoskeletnih beljakovin, ki pomagajo celicam dati strukturo. Okoli leta 2002 je njegov sin, takrat dodiplomski študent, razmišljal o tem, kako podgane v labirintih in mravlje na lovu rešujejo težave. Bi se lahko proteini, ki jih je raziskal njegov oče, lotili tudi reševanja ugank?
Da bi preizkusili vprašanje, so ga najprej morali prevesti v obliko, na katero so lahko proteini reagirali. Tako so raziskovalci izbrali matematični problem, ga narisali kot graf in ga nato graf pretvorili v nekakšen mikroskopski labirint, ki je bil vrezan na en-palčni kvadratni čipov. "Nato pustite, da to mrežo raziskujejo agenti - hitreje, manjše, bolje - in poglejte, kam se umaknejo, " pravi Nicolau Sr. V tem primeru so bili povzročitelji citoskeletnih beljakovinskih filamentov iz zajčjih mišic (in nekateri zrasli v laboratoriju) in so "raziskovali" različne rešitve labirinta, kot množica, ki išče izhode. Medtem so vijugavi proteini pobrali energijo po razpadu ATP-a, molekule, ki sprošča energijo, ki napaja celice, in "odgovori" so se pojavili, ko so opazovali, kje beljakovine pobegnejo, nato pa so potisnile naprej.
Ta eksperimentalni bioračunalnik ne more preseči elektronskega stroja in je zasnovan za reševanje le ene težave. Toda raziskovalci menijo, da je mogoče koncept nekega dne razširiti na izzive, ki se trenutno spopadajo z običajnimi računalniki in uporabljajo "tisoče krat manj energije na izračun", pravi Nicolau mlajši. Kriptografija, oblikovanje drog in vezja predstavljajo velike matematične izzive, ki so samo begajoči za naravni vzporedni procesor. In kot pravi Nicolau Jr., "Življenje počne stvari bolj učinkovito."
Naročite se na revijo Smithsonian zdaj že za samo 12 dolarjev
Ta zgodba je izbor iz majske številke revije Smithsonian
Nakup
