Istraživači sa Sveučilišta Maynooth izradili su računalo koje za računanje ne koristi silikonske čipove, nego milijarde kratkih lanaca DNK otopljenih u slanoj vodi. Sustav može izvoditi zbrajanje, množenje i dijeljenje, a energiju troši na drukčiji način od klasičnih računala.
Rezultati su opisani u radu objavljenom u časopisu Nature. Riječ je o molekularnom računalstvu: odgovor nije zapisan kao električni napon u tranzistorima, nego kao struktura koju molekule oblikuju međusobnim vezanjem.
Kako računa DNK?
Uređaj se sastoji od kratkih lanaca DNK pričvršćenih na veću molekularnu matricu i uronjenih u otopinu. Zagrijavanjem i hlađenjem pokreću se točno određene reakcije među lancima. Molekule se spajaju, razdvajaju i na kraju stvaraju strukturu koja predstavlja rezultat izračuna.
U jednoj kapljici može se nalaziti milijarde, a ponekad i bilijuni lanaca DNK. Svaki je lanac malen, ali velik broj molekula omogućuje paralelno odvijanje mnogih interakcija. Takav pristup više podsjeća na kemijski sustav nego na rad osobnog računala.
Prednost je potrošnja energije
Silikonski procesor mora neprestano dobivati električnu energiju dok obrađuje podatke. DNK sustav radi drukčije. Nakon što se otopina zagrije ili ohladi i molekule zauzmu novu strukturu, uređaj nije potrebno neprekidno napajati električnom energijom.
To ne znači da je računalo bez energije. Potrebni su toplina, laboratorijska oprema i kontrolirani uvjeti, a kemijske reakcije ne mogu se lako ubrzati do brzine modernog procesora. Prednost je mogućnost računanja uz vrlo malu potrošnju energije po izračunu, osobito u zadacima koji odgovaraju molekularnoj paralelizaciji.
Jednostavan zadatak traje pola minute, složeniji satima
U pokusima je jednostavno zbrajanje brojeva 10 i 3 trajalo približno pola minute. Izračuni sa 100 bitova, za brojeve između 11 i 34 milijuna, trajali su do 14 sati. To je neusporedivo sporije od elektroničkog računala, pa uređaj nije zamišljen kao zamjena za prijenosno računalo ili podatkovni centar.
Istraživači su u nizu pokusa pokazali da sustav može pouzdano izvesti više operacija, uključujući 25 uzastopnih zadataka. U usporedbi s prijašnjim DNK računalima, sustav je brži, ali tehnologija je još uvijek laboratorijska, a ne praktičan proizvod.
Gdje bi se moglo koristiti?
Molekularno računanje moglo bi biti zanimljivo ondje gdje računalo treba raditi u tekućini ili izravno u biološkom okruženju. Teoretski bi takvi sustavi mogli prepoznavati kemijske tragove bolesti ili obrađivati podatke unutar stanica, premda je do takvih primjena dug put.
Pohrana podataka u DNK zasebno je područje istraživanja. Srodna primjena bioloških molekula u obradi podataka vidi se i u tekstu o pretraživanju zapisa pjesme plavog kita pomoću umjetne inteligencije. Molekularno računalo ide korak dalje: DNK ne koristi samo kao arhiv, nego i kao sredstvo za izvođenje računskih operacija.
Autori naglašavaju da je riječ o temeljnom istraživanju. Brzina, ponovljivost, proizvodnja uzoraka i rad bez laboratorijske opreme još su otvoreni problemi. Ipak, pokus pokazuje da računalo ne mora nužno biti izrađeno od metala i silicija kako bi izvelo matematički zadatak.
