Věda | Počítače | DNA

Nová forma biologického počítače roste sama s tím, jak potřebuje větší výpočetní výkon

  • Počítače a budoucí čipy nemusí být omezené výpočetním výkonem z výroby
  • Díky využití DNA mohou dále růst dle potřeby dalšího výkonu
  • Poprvé je k dispozici konstrukce schopná řešit komplexní problémy polynomiálním čase
Nová forma biologického počítače roste sama s tím, jak potřebuje větší výpočetní výkon

Biologické počítače založené na DNA a dalších strukturách, ze kterých jsme složení i my sami, jsou samostatnou odnoží, která by v budoucna mohla v některých oblastech konkurovat křemíkovým čipům nebo kvantovým počítačům.

Jak se totiž ukazuje, biologické struktury lze velmi dobře použít nejen pro ukládání dat, ale také pro výpočetní úlohy, které mohou přinést zcela nové možnosti, než na které jsme u běžných čipů zvyklí.

Využití DNA

Vědci z univerzity Manchesteru (UoM) představili nové teoretické řešení, jak zkonstruovat extrémně výkonný počítač, který bude využívat schopností DNA.

Hlavní předností, kterou systém využívá, je schopnost DNA se kopírovat, respektive rozdělovat. Díky tomu může systém jako celek neustále růst. Oproti současným počítačům tento systém používá rovněž jiný typ výpočetní soustavy – místo jedniček a nul se používají čtyři sloučeniny tvořící DNA – Adenine (A), Guanine (G), Cytosine (C) a Thymine (T). Veškeré informace a logika je tak zakódována právě pomocí těchto čtyř sloučenin.

Výsledný čip by tak byl složen z DNA, ale oproti čipům z křemíku, které mají pevně danou strukturu, rozměry a vlastnosti, by se mohl čip nejen měnit, ale rozvíjet a růst. Pochopitelně pokud by měl k dispozici všechny potřebné látky a podmínky vhodné k růstu, respektive kopírování DNA.

V čem by ale takový čip byl výjimečný a lepší, než klasické procesory?

Nedeterministický Univerzální Turingův Stroj

Současné počítače a jejich čipy jsou klasickými Univerzálními Turingovými Stroji, které nejsou vhodné pro řešení komplexních nedeterministických problémů v polynomiálním čase. Typickým příkladem je třeba problém obchodního cestujícího,

Klepněte pro větší obrázek
Výpočetní komplexita dle problému a času (Zdroj: UoM)

S větvením procházení jednotlivých cest si musí počítač vybrat, kterou cestu zkusí místo jiné, protože má vždy nějaké omezení z pohledu výkonu, paměti nebo času, které nemůže překonat. Řešení těchto problémů v polynomiálním čase bylo tak vždy hlavně ekonomickou otázkou.

Klepněte pro větší obrázek
Enkódovací tabulka symbolů a DNA molekul

Vytvoření Nedetermiinstického Univerzálního Turinogva Stroje bylo dříve fyzikálně nemožné. Až doposud. Zmíněný systém založený na DNA se totiž dokáže s každým větvením exponenciálně kopírovat a růst a tím řešit komplexní nedeterministické problémy v polynomiálním čase.

DNA čip s větším výkonem, než všechny počítače na světě

Procházení všech možných kombinací najednou zvládne sice i kvantový počítač, ale jak upozornil Rose D. King, který tým za tímto projektem vede, kvantové počítače potřebují při řešení problémů určitý druh symetrie, což je zatím jejich výrazné omezení.

Vzhledem k tomu, jako jsou molekuly DNA malé (0,33 nm neboli 330 pikometrů), by teoreticky bylo možné vytvořit počítač o běžné velikosti, který by nabízel větší výpočetní výkon, než veškeré počítače a čipy, které se v současnosti nachází na naší planetě. Spotřeba takového počítače by přitom byla extrémně nízká.

Prezentovaná architektura má zatím své limitace – například z pohledu kontroly chyb, ale lze očekávat, že se v oblasti takových biologických počítačů do budoucna dočkáme opravdu revolučních věcí. Díky schopnosti řešení nejnáročnějších problémů budou mít totiž vliv na pokrok v matematice i fyzice, což umožní rychlý vývoj i v dalších segmentech a posunutí znalostí a schopností naší civilizace na další úrovně, které si třeba ještě ani nedokážeme představit.

Diskuze (6) Další článek: Selfie si můžete udělat s kýmkoli. Stačí 3D sken a aplikace

Témata článku: Technologie, Věda, Počítače, Výzkum, DNA, Bio, Manchester, Pot, Růst, Výrazné omezení, Nová forma, Limita, Revoluční věc, Nová molekula, Molekula, Obchodní cestující, Běžný čip, Výpočet, Současný počítač, Omezená schopnost, Jiná látka, Biolog, Křemíkový čip, Výpočetní výkon, Rychlý vývoj, Počítače na Mall.cz


Určitě si přečtěte

HTTPS byl pouze první krok. Chrome zavádí DoH, tedy šifrované DNS. Dopady mohou být obrovské

HTTPS byl pouze první krok. Chrome zavádí DoH, tedy šifrované DNS. Dopady mohou být obrovské

** Šifrovaný web je dnes už samozřejmost ** Jeden díl skládačky ale ještě chybí – DNS ** Firefox už začal a teď se na šifrované DNS chystá i Chrome

Jakub Čížek | 95

Vyzkoušeli jsme chytrou čínskou zásuvku Sonoff S26 za tři stovky. Nevyhořeli jsme

Vyzkoušeli jsme chytrou čínskou zásuvku Sonoff S26 za tři stovky. Nevyhořeli jsme

** Je sice z Aliexpressu, ale funguje ** Můžete ji ovládat hlasem přes Amazon Echo nebo Google Home ** Za tři stovky zautomatizuje menší 230V spotřebič

Jakub Čížek | 108

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

** Domácí 3D tisk je dnes už finančně dostupný prakticky všem ** Lacinou tiskárnu pořídíte za pár tisíc korun ** Jak vlastně tisk probíhá a jak navrhnout, co vytisknout

Jakub Čížek | 67

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Dnes proběhla další velká prezentační akce Applu, na které došlo k odhalení nových iPhonů a dalších novinek. Událost jsme sledovali online, a tak se můžete podívat na chronologický zápis těch nejdůležitějších informací.

David Polesný | 136

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

Biblická potopa Česka: Jak bychom dopadli, kdyby nás zatopil oceán

** Představte si biblickou potopu ** Nejprve zaniknou Děčín a Břeclav, pak i Brno a Praha ** Hlavním městem se stane Jihlava a zbytky Čechů přežijí na Kvildě

Jakub Čížek | 92