2842
Дослідники з Університету Мейнут в Ірландії створили ДНК-комп’ютер, який став найшвидшим серед систем такого типу. Замість кремнієвих транзисторів він використовує молекули ДНК, а обчислення відбуваються завдяки природним хімічним процесам, що переводять систему у стабільніший енергетичний стан.
Звичайні комп’ютери виконують операції через перемикання мільярдів транзисторів, кожне з яких потребує електроенергії. У молекулярному комп’ютері роль інформаційних елементів виконують чотири хімічні «літери» ДНК, а самі молекули можуть зберігати дані й взаємодіяти відповідно до заданого алгоритму.
Команда використала підхід, пов’язаний із ДНК-орігамі. Спеціальна молекула-каркас взаємодіяла з коротшими фрагментами ДНК у теплому сольовому розчині. Коли система охолоджувалася, молекули поступово переходили в конфігурацію з нижчою енергією, і саме сформована структура відповідала результату обчислення.
Такий підхід принципово відрізняється від роботи звичайного процесора. Системі не потрібно безперервно подавати електричні імпульси, щоб змушувати елементи перемикатися. Значна частина процесу відбувається завдяки самим законам хімії та термодинаміки.
Під час одного з демонстраційних тестів система виконала додавання чисел 3 і 10 приблизно за 30 секунд. Для сучасного електронного процесора це дуже повільно, але для ДНК-обчислень результат став рекордним і показав значний прогрес у розвитку технології.
Головною перевагою таких систем вважають не швидкість одиничної операції, а масовий паралелізм. Величезна кількість молекул може одночасно виконувати схожі або взаємопов’язані операції в крихітному об’ємі розчину.
Ще одна перевага ДНК — надзвичайна щільність зберігання інформації. Теоретично один грам молекул може містити сотні мільйонів гігабайтів даних, що значно перевищує можливості традиційних носіїв.
Поки що технологія далека від заміни звичайних комп’ютерів. Вченим ще потрібно вирішити питання стабільності, масштабування, точного зчитування результатів і вартості. Проте молекулярні системи вже демонструють, що майбутні спеціалізовані обчислення можуть використовувати не лише електроніку, а й самі фізичні та хімічні властивості матеріалу.
