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, Omezená schopnost, Revoluční věc, Biolog, Bio, Křemíkový čip, Výpočetní výkon, Vhodný stroj, Nová forma, Jiná látka, Obchodní cestující, Rychlý vývoj, Manchester, Nová molekula, Výrazné omezení, King, Limita, Běžný čip, Molekula, Forma, Růst, Počítače na Mall.cz


Určitě si přečtěte

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

Tohle tak jednou zažít: Nová vzducholoď Airlander 10 s prosklenou podlahou

** Airlander 10 nabídne plavby vzduchem v interiéru s prosklenou podlahou ** Luxusní vzducholoď byla původně vyvíjena pro vojenské účely ** Počítá se s třídenními „kochacími“ výlety za poznáním

Karel Kilián | 7

Modelářský zázrak: Maketa raketoplánu Columbia, která létá jako skutečná raketa

Modelářský zázrak: Maketa raketoplánu Columbia, která létá jako skutečná raketa

** Model raketoplánu Columbia od českého konstruktéra umí i létat ** Obdivuhodný model si vzal 1600 hodin práce ** Podívejte se na fotografie ze stavby a prvního letu

Karel Jeřábek | 21

Více systémů na jednom počítači: Vybrali jsme nejlepší programy pro virtualizaci

Více systémů na jednom počítači: Vybrali jsme nejlepší programy pro virtualizaci

** Chcete na svém počítači vyzkoušet jiný operační systém? ** Jednoduchá cesta vede přes virtualizaci ** Přinášíme pět nejlepších programů virtualizaci operačních systémů

Karel Kilián | 107

Vědci vytvořili jazykovou neuronovou síť, která se přibližuje člověku. Je tak dobrá, že se ji bojí zveřejnit

Vědci vytvořili jazykovou neuronovou síť, která se přibližuje člověku. Je tak dobrá, že se ji bojí zveřejnit

** Naučilo se to číst ** Naučilo se to rozebírat text ** A nakonec se to i naučilo psát fiktivní články na libovolné téma

Jakub Čížek | 39

Vyzkoušeli jsme eObčanku a přihlásili se s ní na weby úřadů. Vážně to funguje!

Vyzkoušeli jsme eObčanku a přihlásili se s ní na weby úřadů. Vážně to funguje!

** Máme eObčanku, máme čtečku, vyzkoušeli jsme přihlášení na weby úřadů. ** Objevily se drobné problémy, podařilo se nám je vyřešit. ** Používání eObčanky pro online identifikaci je velmi pohodlné.

Marek Lutonský | 37