Technologie | Věda | Programování

Blíží se éra wetwaru. Jednou vám ten paralen doktorka prostě naprogramuje

  • Počítače programujeme už bezmála celé století
  • Brzy budeme programovat třeba DNA
  • Seznamte se s wetwarem
Blíží se éra wetwaru. Jednou vám ten paralen doktorka prostě naprogramuje

Každé školou povinné dítě dnes dobře ví, co je to hardware a co software. Ti zvídavější ještě tuší, co by to mohl být webware, ačkoliv tento termín se doposud příliš neprosadil, slyšeli jste však někdy slovíčko wetware?

Je to přitom právě wetware, který by měl podle mnoha futurologů proměnit naši relativně blízkou budoucnost zdaleka nejvíce. Takže co to tedy je? Wetware (wet – vlhký) je produktem biologického programování – mladičkého oboru, který se na scéně objevil díky pokroku v biotechnologiích teprve nedávno, autoři sci-fi o něm však sní již celá desetiletí.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Hardware, software a wetware

Wetware, aneb když skloubíte programovací jazyk s živou tkání

Stručně řečeno, wetware je člověkem zbudovaný logický obvod, který je součástí živé struktury a z ní je také celý zbudovaný. Nejjednodušší wetware vlastně již běžně existuje – svým způsobem to může být třeba vyšlechtěná a geneticky upravená kukuřice, anebo francouzský buldoček, který je výsledkem aplikace nepřirozené – antropogenní – sady instrukcí, díky kterým se během staletí proměnil prehistorický divoký pes podobný vlku v jeho maličkou ufuněnou parodii.

Klepněte pro větší obrázek
Inteligentní design existuje, stojí za ním ale člověk a tisíce let šlechtění divokého psa. Výsledkem je třeba francouzský buldoček.

Cílem moderního wetwaru však není konstruování buldočků jejich nepřirozeným šlechtěním, ale programování těch nejdrobnějších živých struktur – buněk. A pokud používám termín programování, myslím tím opravdu sepisování algoritmů podobných jakémukoliv klasickému počítačovému jazyku jen s tím rozdílem, že je nahrajeme do živé tkáně.

Wetware fascinuje Microsoft, Google a další

Pokud vám to připadne jako sci-fi, vězte, že této oblasti biotechnologií se začínají ve velkém věnovat nejen farmaceutické společnosti, ale i tradiční počítačoví tahouni včetně Googlu a Microsoftu. Ostatně je to jen pár týdnů, co jsme na Živě.cz publikovali vize Microsoftu pro příštích deset let, ve kterých slibuje wetwaru zářnou budoucnost.

Klepněte pro větší obrázek
DNA je největší přírodní pevný disk s vlastním kódováním. Grafika: Wikipedie, CC-BY-SA

No, a je to opět Microsoft, který si letos na jaře koupil syntetickou DNA a ve svých laboratořích Research zkoumá, jestli by ji bylo možné použít jako úložiště. Dává to smysl, pokud se totiž do neskutečně složité struktury molekuly DNA vejde celý popis stavby člověka, proč by v ní nemohly být uložené i počítačové bity? Podle současných odhadů by mohl pojmout jeden gram DNA až miliardu terabajtů informací – tedy jeden zettabajt. Suma sumárum, několik málo gramů živé hmoty má potenciál pojmout veškerá digitální data, která kdy lidská civilizace vytvořila.

DNA jako procesor

Je to tedy právě DNA, která je alfou a omegou wetwarového programování. Mohla by totiž sloužit nejen jako úložiště, ale především jako samotný interpret kódu a generátor logického obvodu.

Když programujeme klasický počítačový obvod, kompilátor přeloží kód v některém z programovacích jazyků do toho strojového – do sady elementárních instrukcí, které přesouvají bity informací mezi různými registry uvnitř čipu, což ve svém důsledku vede třeba k tomu, že se na připojené obrazovce zobrazí tento článek.

V případě wetwaru a DNA by došlo k něčemu podobnému. Náš program napsaný v jazyce, který by mohl připomínat třeba populární Javascript, by se také přeložil na jednoduché instrukce, nejednalo by se však o instrukce pro běžný křemíkový čip, ale pro stroj, který by na jejich základě upravil strukturu uvnitř plazmidu – molekuly DNA schopné replikace.

Klepněte pro větší obrázek
Výzkumníci již vyvinuli několik prototypů programovacích jazyků pro wetware. Jedním z nich je třeba projekt Cello, jehož simulátor jazyka Verilog najdete na webu cellocad.org a na GitHubu.

Takto modifikovaná DNA by se pak uvnitř nějakého živého tvora – běhovém prostředí (runtimu) – množila a množila a vlastnosti a schopnosti organizmu by odpovídaly tomu, jak jsme je naprogramovali. Dnes je takovým běhovým prostředím pro wetware nejčastěji bakterie Escherichia coli (E.coli), kterou si genoví inženýři oblíbili pro její jednoduchost a skvělou dokumentaci.

Naprogramovaný lék

Během příštích let a desetiletí bychom se tak mohli dočkat třeba zcela nových technologií wetwarových léčiv, které budou jejich autoři programovat a farmaceutické společnosti si budou jejich kód pečlivě hlídat a chránit patenty. Jakmile patentová ochrana skončí a z léků se stanou generika, jejich programový kód se ocitne třeba na GitHubu. Stejně tak se na scéně jistě objeví i komunitní open-source farmaceutika.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Wetwarové programování je založené na ovládání jednoduchých logických bran podobně jako u polovodičů. Výsledkem je ale třeba změna DNA.

Krásným příkladem by mohla být třeba nová generace antibiotik, které budou precizně vyšlechtěné k tomu, aby u konkrétního pacienta překonaly stále problematičtější bakteriální rezistenci.

Těžko říci, kdy se takového stavu dočkáme, v nejbližší době to ale ještě na pořadu dne nebude, stále nám totiž schází mnohé bazální znalosti chemických a biologických chodů uvnitř živých tvorů. S tím by nám ale mohl pomoci další fenomén posledních let – strojové učení, které za člověka jednoho dne odvede onu špinavou práci v laboratoři a během večera provede tisíce a miliony potřebných simulací k zjištění a naučení, jak to všechno vlastně funguje.

Diskuze (17) Další článek: Počítače Mac už prý pro Apple nebudou prioritou, tvrdí insider

Témata článku: Technologie, Věda, Budoucnost, Výzkum, Programování, Strojové učení, Bakterie, Antibiotika, Skvělý inženýr, Digitální data, Doktor, Nová molekula, Kompilát, Molekula, Kódování, Patentová ochrana, Živý tvor, Současný odhad, Verilog, Chemická struktura, Živá data, Kukuřice, Kompilátor, Pořad dne, Dok


Určitě si přečtěte

Při tragické nehodě Tesly Model 3 byl zapnutý autopilot. Neudělal nic, ukázalo vyšetřování

Při tragické nehodě Tesly Model 3 byl zapnutý autopilot. Neudělal nic, ukázalo vyšetřování

** V březnu došlo k tragické nehodě Tesly Model 3 ** NTSB vydala předběžnou vyšetřovací zprávu ** V okamžiku havárie jel vůz v režimu Autopilota

Karel Kilián | 120

Co pořídit k počítači: tipy na osvědčené klávesnice, sluchátka a další příslušenství

Co pořídit k počítači: tipy na osvědčené klávesnice, sluchátka a další příslušenství

** Toto jsou tipy Živě.cz na příslušenství k počítači, se kterým neuděláte chybu ** Klávesnice, myši, tiskárny, sluchátka... ** Vybíráme jak příslušenství na běžnou práci, tak na hraní her

David Polesný | 27

Evoluce stále pokračuje, lidem se do kolen vrací kost navíc

Evoluce stále pokračuje, lidem se do kolen vrací kost navíc

** O kost zvanou fabella nás evoluce připravila už před miliony let ** V posledních desetiletích se však „ztracená kost“ znovu objevuje ** Anatomové nabádají ortopedy, aby brali fabellu v potaz

Jaroslav Petr | 31

Jak funguje kontroverzní program, který ženám krade plavky. Mají se čeho bát?

Jak funguje kontroverzní program, který ženám krade plavky. Mají se čeho bát?

** Strojové učení ještě nepřitáhlo takový zájem jako na začátku prázdnin ** Ne, umělá inteligence nenašla lék na rakovinu ** Naučila se svlékat ženy nejen z plavek

Jakub Čížek | 34

Vybrali jsme 16 programovatelných hraček a stavebnic pro děti. A vlastně i pro vás

Vybrali jsme 16 programovatelných hraček a stavebnic pro děti. A vlastně i pro vás

** Získejte děti pro matematiku a základy techniky ** Kupte jim hračku nebo stavebnici, které vdechnou vlastní život ** Vybrali jsme 16 stavebnic pro nejmenší caparty i vás samotné

Jakub Čížek | 17