Израильские ученые создали молекулярный компьютер, который использует биологические ферменты для произведения подсчетов. Итамар Виллнер, сконструировавший молекулярный калькулятор со своими коллегами из Университета города Иерусалим, полагает, что компьютеры, работающие на ферментах, уже в ближайшем будущем будут вживлять в человеческий организм.
Ученые создали компьютер, используя два фермента для запуска двух цепных химических реакций – глюкозу дегидрогеназу (glucose dehydrogenase, GDH) и пероксидаз из обычного хрена (horseradish peroxidase, HRP). Два химических компонента – перекись водорода и глюкоза – использовались в качестве вводных (А и В). Присутствие каждого из химических веществ соответствовало единице в двоичной системе счисления, а отсутствие, соответственно, нулю. Химический результат, получаемый при реакции ферментов, определялся оптически.
Ферментный компьютер использовали для проведения двух фундаментальных логических вычислений – AND (где A и B должны быть равными единице) и XOR (где A и B должны иметь отличные друг от друга значения). Добавление еще двух ферментов – глюкозооксидазы (glucose oxidase) и каталазы (catalase) – связало две логические операции, дав возможность сложить двоичные числа, используя простые логические функции.
На сегодняшний день ферменты уже используют для вычислений. Для этих целей применяются специально закодированные молекулы ДНК. Такие ДНК-компьютеры потенциально должны превзойти по скорости и производительности распространенные сейчас кремниевые компьютеры, поскольку могут осуществлять множество параллельных вычислений и содержать огромное количество компонентов в микроскопическом пространстве.
Однако Виллнер утверждает, что ферментный компьютер создан не ради скорости: для вычисления ему может потребоваться несколько минут. Скорее всего, он будет встраиваться в биосенсорное оборудование и использоваться для мониторинга и корректировки реакции пациента на определенные дозировки препарата. «Это компьютер, который можно интегрировать в человеческий организм, – рассказал Виллнер, – Нам кажется, что ферментный компьютер, введенный в тело пациента, можно использовать для вычисления пути метаболизма».
Мартин Амос, представляющий британский Университет Эксетера, также считает такие устройства очень перспективными. «Разработка простых приборов вроде счетчиков необходима для успешного создания биомолекулярных компьютеров, – сказал он. – Если такие счетчики встроить в живые клетки, мы можем представить себе, что они играют роль самообучаемых приложений, например, доставки лекарств, когда терапевтический узел создается именно там, где возникает проблема, – говорит Амос, – Счетчики также обеспечивают биологический «предохранительный клапан», не дающий клеткам бесконтрольно размножаться и развиваться».
Между тем и разработки кремниевых компьютеров не стоят на месте. И если одни ученые уменьшают размеры устройства до молекулы и помещают его внутрь организма, другие – создают суперкомпьютер, память которого сможет вместить весь объем человеческого мозга. В 2050 году появится возможность «скачать» все содержимое человеческого мозга в один суперкомпьютер, что позволит сознанию пережить смерть тела: «Смерть больше не будет проблемой», – утверждает Ян Пирсон, глава департамента футурологии British Telecom.
Пирсон в течение 20 лет работает в сфере оптических волокон, кибернетики и развития сети широкого диапазона в лабораториях British Telecom. Согласно его прогнозам, приблизительно к 2020 году можно будет создавать суперумные компьютеры, снабженные «сознанием» и способные проявлять эмоции.
Источник: CyberSecurity
|
