Mindennapi életünket annyira digitalizáljuk, hogy még a technofóbok is tudják, hogy a számítógép egy elektronikus tranzisztorcsomó, amely egy programban kódolt 1 és 0 jeleket dolgoz fel. De egy újfajta számítástechnika kényszeríthet bennünket arra, hogy újraindítsuk a gondolkodásmódunkat: A tudósok először csapják be az élő sejtek energiaforrását az apró fehérjék táplálására egy matematikai probléma megoldására.
Az apa és fia duó által vezetett kutatás lendületet ad a bioszámításnak, amely olyan eszközöket ígér, amelyek összetett feladatokat látnak el, és sokkal kevesebb energiát fogyasztanak, mint az elektromos gépek. "Nem a gyorsabb számítógépek gyártásának kérdése" - mondja Dan Nicolau Jr., az új tanulmány vezető szerzője, aki Oxfordon matematikai biológia doktori fokozatot szerzett. "Ez egy olyan probléma megoldásának kérdése, amelyet a számítógép egyáltalán nem tud megoldani."
Végezzen kódtörést, amely magában foglalhatja a kombinációk trillióinak szitálását, hogy egy helyes megoldást elérjünk. Talán meglepő módon a mainframe számítógépek nem olyan nagyszerűek egy ilyen probléma megoldásában, mert hajlamosak lineárisan működni, és egyszerre egy sorozatban végeznek számításokat. A párhuzamos feldolgozás - több lehetséges megoldás egyszerre próbálása - jobb tét.
Ahol az új kísérlet jön be. Dan Nicolau Sr., a montreali McGill Egyetem bioinformatikai vezetője évek óta tanulmányozta a citoszkeletális fehérjék mozgását, amelyek elősegítik a sejtek felépítését. Fia, akkoriban egyetemi hallgató, 2002 körül elgondolkodott azon, hogy a labirintusban lévő és a vadászatban lévő hangyák hogyan oldják meg a problémákat. Lehet-e a rejtvényeket megoldani azok a fehérjék, amelyeket apja kutatott?
A kérdés teszteléséhez először olyan formába kell fordítaniuk, amelyre a fehérjék reagálhatnak. Tehát a kutatók egy matematikai problémát választottak, gráfként ábrázolták, majd a grafikon egyfajta mikroszkópos labirintássá alakították, amelyet egy hüvelyk négyzet alakú szilícium-dioxid-forgácsra marattak. "Akkor hagyja, hogy az ügynökök feltárják ezt a hálózatot - minél gyorsabban, annál kisebb, annál jobb -, és megnézik, hová kerülnek" - mondja Nicolau Sr. Ebben az esetben a szerek nyúlizomból származó citoszkeletális fehérjefonalak voltak (és néhányuk a laboratóriumban nőttek fel), és „felfedezték” a labirintus különféle megoldásait, mint például a kilépést kereső tömeg. Eközben a kanyargós fehérjék felveszik az energiát az ATP bomlásából, az energiát felszabadító molekulaból, amely energiát ad a sejteknek, és a „válaszok” abból a szempontból merültek fel, hogy figyelték, ahova a fehérjék elmenekültek, majd visszahúzva lépésüket.
Ez a kísérleti bioszámítógép nem haladhatja meg az elektronikus gépeket, és csak egy probléma megoldására szolgál. A kutatók azonban úgy gondolják, hogy ezt a koncepciót valaha is kibővíthetik a kihívások megoldása érdekében, amelyek jelenleg a hagyományos számítógépeket zavarják, „számításonként több ezerszer kevesebb energiát használva”. Nicolau Jr. természetes párhuzamos processzorhoz. És ahogy Nicolau Jr. mondja: „Az élet sokkal hatékonyabban csinálja a dolgokat.”
Feliratkozás a Smithsonian magazinra mindössze 12 dollárért
Ez a történet a Smithsonian magazin májusi számának válogatása
megvesz
