Живи, дишащи суперкомпютри

supercomputer.jpg

Субстанцията, която осигурява енергия за всички клетки в тялото ни, аденозин трифосфат (ATФ), може да бъде в състояние да захранва следващото поколение суперкомпютри. Откритието отваря врати за създаване на биологични суперкомпютри, които са с размерите на книга. В това вярва международен екип от учени, ръководен от д-р Николау, председател на Департамента по биоинженерство в McGill. Той публикува статия по този въпрос миналата седмица в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), в която описва модел на биологичния компютър, който са създали. Компютърът е в състояние да обработва информация много бързо и точно, използвайки паралелни мрежи по същия начин, по който го правят големите електронни суперкомпютри.

Освен, че моделът на биологичния суперкомпютър е много по-малък, той използва и много по-малко енергия, както и белтъци, които съществуват в живата клетка, за да функционира.

„Успяхме да вместим много сложна система в много малко пространство,“ казва Дан Николау старши. Той започнал да разработва идеята заедно със сина си – Дан младши, преди десетилетие. След това към тях се присъединили техни колеги от Германия, Швеция и Холандия. 

Моделът на био-суперкомпютъра бил създаден благодарение на комбинация от геометрично моделиране и инженерни познания на нано-ниво. Това е първата стъпка, която показва, че подобен биологичен суперкомпютър може в действителност да работи. 

Схемата, която учените са създали, прилича на натоварен и добре организиран град, погледнат от самолет. Точно както в града, коли и камиони с различни размери и видове двигатели, се движат по канали, създадени за тях, консумирайки горивото, от което имат нужда, за да продължат напред. 


РЕКЛАМА:

***

Но в случая с биокомпютъра, градът е чип с размери около 1,5 квадратни сантиметра, в който са гравирани канали. Вместо електроните, които се задвижват от електрически заряд в традиционния микрочип, къси вериги от протеини (които учените наричат биологични агенти) пътуват из веригата по контролиран начин, задвижвани от ATФ – химическото вещество, което в някои отношения представлява сокът на живота за всички – от растенията до политиците.

Тъй като се ръководи от биологични агенти и в резултат почти не се нагрява, моделът на био-суперкомпютъра, използва много по-малко енергия от стандартните електронни суперкомпютри, което го прави по-устойчив. Последните използват толкова много ток, че се нагряват до степен, която изисква последващото им охлаждане и често им е необходима собствена електроцентрала, за да функционират.

Въпреки че моделът е в състояние много ефективно да се справя със сложни задачи от класическата математика, с помощта на паралелни изчисления от типа, използван от традиционните суперкомпютри, учените признават, че все още има много работа преди да се премине от модела, който са създали, към напълно функционален компютър.

„След като вече съществува този модел, като начин за успешно справяне с един проблем, ще последват много други, които ще се опитат да задвижат процеса още по-напред, с помощта на различни биологични агенти, например,“ казва Николау. „Трудно е да се каже колко време ще отнеме, преди да видите напълно функционален био-суперкомпютър. Един от вариантите за справяне с по-сложни проблеми, може да бъде съчетаването на нашето устройство с конвенционален компютър, като се образува хибридно устройство. Сега работим по различни идеи, за да придвижим изследването по-нататък.“ 

Онова, което някога е било обект на научната фантастика, сега е просто наука.

Превод: Росица Ташкова

Източник: https://www.sciencedaily.com/

 

Европейска нощ на учените 2022 г.: