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, Forma, Bio, Výpočet, Současný počítač, King, Nová molekula, Molekula, Rychlý vývoj, Jak, Růst, Pot, Alan Turing, Výrazné omezení, Obchodní cestující, Nová forma, Vhodný stroj, Běžný čip, Biolog, Jiná látka, Turing, Počítače na Mall.cz


Určitě si přečtěte

Co když chce Microsoft nahradit Windows Linuxem. Dokážete si to představit?

Co když chce Microsoft nahradit Windows Linuxem. Dokážete si to představit?

** Windows už dávno nejsou pilířem podnikání Microsoftu ** Mnohem více mu vydělává cloud ** Pojďme si trošku zaspekulovat, kam až by to mohlo zajít

Jakub Čížek | 94

Nejlepší aplikace na předpověď počasí: Kde nejlépe zjistit, co zrovna chcete vědět

Nejlepší aplikace na předpověď počasí: Kde nejlépe zjistit, co zrovna chcete vědět

Obecných aplikací na předpověď počasí je nespočet, jenže často skončí jen u základní informace o počasí a nenabídnou odpovědi na řadu praktických otázek. A tak jsme si položili právě několik takových otázek a hledali aplikace či meteoslužby, které nám nejlépe odpoví.

Karel Kilián | 4

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 4