ДНК-компьютер идет на смену своему кремниевому собрату?

"Человеческие существа в общих чертах напоминают компьютер", - заявил Жиан-Жун Шу, профессор из школы авиационного и механического машиностроения Наньянского технологического университета в Сингапуре. "Наши тела производят вычислительную работу, поэтому ДНК могут быть задействованы для выполнения вычислительных операций. В некоторых областях, ДНК-компьютеры могут заменить своих кремниевых собратьев, ведь они обладают множеством преимуществ".

Шу работает вместе со своими студентами, Ки-Уэн Вангом и Киан-Ян Йонгом, над разработкой методов манипуляции цепочками ДНК, которые позволят эффективно решать определенные типы проблем. Их работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Человеческое тело способно производить вычисления намного быстрее, чем самые быстрые кремниевые компьютеры. Более того, Шу отметил, что кремний может вызывать негативные экологические последствия. "Также существует проблема нагревания. ДНК-компьютеры могут быть быстрее, экологичнее, а также позволят решить некоторые другие проблемы кремния".

"Даже с учетом современного развития кремниевых технологий, существуют некоторые проблемы, на решение которых, даже самым быстрым современным компьютерам, потребуются месяцы", - сказал Шу. В случае с ДНК-компьютером, массивные параллельные вычисления, комбинаторные проблемы и разработка искусственного интеллекта, могут быть разрешены с высоким уровнем эффективности.

"Кремниевые компьютеры основаны на бинарной системе", - пояснил Шу. "ДНК-компьютеры позволяют оперировать не только нулями и единицами. ДНК состоит из A, G, C, T оснований, что дает более широкий простор. ДНК-вычисления могут справиться даже с размытой информацией, выходя за пределы цифровой информации".

Шу вместе со студентами, производил манипуляции с ДНК в пробирке на уровне отдельных цепочек. Они обнаружили, что могут объединять цепочки в единое целое, а также разъединять их и проводить другие виды операций, которые позволяют "программировать" ДНК на определенный вид вычислений. Молекулы ДНК могут использоваться для сохранения информации и ее обработки.

"Мы можем объединять цепочки, создавая операцию сложения, а также делить, делая ДНК меньше с помощью денатурации", - сказал Шу. "Мы рассчитываем на разработку более сложных операций".

Шу замечает, что ДНК-компьютеры все еще находятся на заре своего развития. "Все еще сохраняется необходимость человеческих манипуляций и их процент достаточно высок. Мы стремимся добиться того, чтобы свести до минимума человеческое вмешательство. В кремниевых компьютерах, всю работу выполняет центральный процессор. Необходимо добиться того, чтобы достаточно было отдать команду, а ДНК делал все остальное. Цена тоже все еще кусается. "ДНК стоит очень дорого и пока не окупается".

Еще одним камнем преткновения является дисплей. Трудность представляет вывод результатов ДНК-вычислений, поскольку приходится использовать электронику. "Необходимо найти связующее звено между медленной электронной скоростью, и скоростью ДНК - что-то наподобие оптической скорости".

Несмотря на все это, Шу смотрит на будущее этой области науки с оптимизмом. "Мы добились прогресса и планируем продолжать в том же духе. ДНК - это будущее компьютеров".

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов