Najlepšia značka počítačov: DNA

Nová generácia výpočtovej techniky ešte nebude živá, no namiesto kremíka už dokáže využívať časti DNA.

(Zdroj: ROHIT KHANDURI)

Historicky najúspešnejším výpočtovým systémom je bunka.

Nielenže obsahuje kompletný program na vytvorenie novej bytosti, no počas svojho života urobí obrovské množstvo presných kalkulácií, pred ktorými bledne celá moderná elektronika.

Je to vlastne logické. Elektroniku poznáme niečo vyše polstoročia, bunky zdokonaľujú svoje výpočty miliardy rokov.

Elektronika pracuje s tvrdým kremíkom, bunka s tvárnymi molekulami DNA. Súčasné superpočítače sú obmedzené binárnou sústavou, logikou áno - nie a v konečnej fáze aj Moorovým zákonom.

Bunka má k dispozícii kombinácie štyroch základných súčastí DNA, ktoré označujeme ako písmená A, G, C a T. Môže sa vďaka nim dostať za hranice klasických počítačov a používať aj fuzzy logiku (teda rozmazanú, nejednoznačnú).

O možnosti použiť živý organizmus buď ako vzor, alebo priamo ako nástroj efektívnejšieho počítania, uvažovali už otcovia moderných počítačov Brit Alan Turing a Američan John von Neumann.

IG nobelovka pre Japoncov a Maďarov

Myšlienka skúmať, využiť a postaviť živé počítače sa zatiaľ pohybuje niekde na pomedzí medzi klasickou a novou oblasťou výpočtovej techniky, poviedkou žánru fantasy a humoristickou jednoaktovkou.

Čosi o tom naznačuje udelenie recesistickej IG Nobelovej ceny za rok 2008 japonskému tímu Tošijuku Nakagakiho z Inštitútu fyzikálneho a chemického výskumu v Japonsku (plus ich maďarskej kolegyni Ágote Tóthovej zo Szegedskej univerzity).

Námetom ich výskumu bolo, že slizavka, jednobunkový organizmus z ríše améb meniacich tvar, dokáže nájsť najkratšiu cestu bludiskom pri hľadaní potravy - čiže baktérií, húb alebo drobných kúskov organického materiálu.

Japonsko-maďarský tím zistil, že meňavkovité bunky, ktoré fungujú ako jediný organizmus, sa v bludisku rozdelia a preskúmajú cesty k potrave umiestnenej pri východe. Keď ju niektorá z buniek nájde, zvyšok sa stiahne, opustí nevýhodné zákruty a vydá sa rovno k potrave.

Primitívny počítač vyriešil problém, ako nájsť najkratšiu cestu medzi dvoma bodmi v priestore. To ešte nie je nijaký zázrak, no možnosti améby sa tým nekončia. Keď tých spojených bodov v priestore bude viac, pôjde o informatický problém obchodného cestujúceho.

Tento pán má navštíviť niekoľko miest a chce šetriť cestovné náklady, preto medzi nimi hľadá najkratšiu možnú spojnicu. Rovnako ako améba, akurát s tým rozdielom, že tá na to nepotrebuje nijaké tranzistory ani Moorove zákony.

Rozosmeje, no núti aj rozmýšľať

Japonsko-maďarský tím získal za objav schopností slizovky cenu od Ignáca Nobela, ktorá „ľudí najskôr rozosmeje, no potom ich donúti, aby začali rozmýšľať“.

Podobne je to aj s nasledujúcou víziou amerického informatika Martyna Amosa, ktorý IG Nobelovu cenu síce ešte nemá, no zato už získal ako prvý človek na svete doktorát za prácu o biopočítačoch.

Jeho scéna z budúcnosti pochádza z knihy Genesis Machines, ktorú v češtine pod názvom Na úsvitu živých strojů vydala Mladá fronta: Stanford, Kalifornia, jún 2015. Programátor Neal Mendal ráno prichádza do svojej kancelárie vo firme Advanced BioComputing.

Jeho prvou úlohou je nakŕmiť hladnú hlavnú procesorovú jednotku počítača riedkou organickou tekutinou, ktorá pripomína vývar.

Keď dostanú bunky potravu, môžu sa pustiť do práce. Spolu s bunkami začína pracovať aj Mendal. Náplňou jeho snaženia však nie je nijaký výpočet, ale lúštenie a najmä pochopenie jazyka kolónie miniatúrnych tvorov.

Mendal musí vypátrať, ako bunky robia výpočty, pri ktorých používajú inú logiku než klasické počítače. Musí sa dozvedieť veľa o tom, ako pretvárajú dáta a manipulujú s nimi.

Aby mohli organické počítače v budúcnosti konkurovať kremíkovým, Mendal musí zvládnuť kompletný preklad jazyka buniek do ľudského a naopak, preklad ľudských inštrukcií do ich jazyka.

Chýbajúci článok

K mnohým technickým problémom biopočítania patrí napríklad zvládnutie nového spôsobu zobrazenia zložitých výsledkov získaných výpočtami DNA na displeji, ktorý funguje s použitím neživých elektrónov.

Podľa Jian-Jun Shua z Nanyangskej technickej univerzity v Singapure vedci potrebujú nájsť chýbajúci článok medzi schopnosťami elektrónov a rýchlosťou práce DNA, ktorá nie je obmedzená rýchlosťou svetla.

Jian-Jun Shu so svojimi študentmi Qi-Wen Wangom a Kian-Yan Yongom navrhli nový spôsob manipulácie s úsekmi DNA pri riešení určitých výpočtových problémov.

„Do výpočtov pomocou DNA musí teraz často zasahovať človek. Chceli by sme to upraviť tak, aby bolo potrebných menej ľudských zásahov,“ vysvetlil Shu pre webové stránky PhysOrg.com.

„V kremíkových počítačoch nechávame robiť centrálnu jednotku všetko, a aj my sa potrebujeme dostať do momentu, keď naučíme robiť DNA všetko.“

Prvý bol Adleman

Oblasť biopočítačov už dávno nestojí iba na nesúrodých víziách malej skupinky vedcov. Prvý veľký úspech zaznamenala nová oblasť v novembri 1994.

Vtedy známy americký počítačový expert a profesor na Univerzite Južnej Karolíny Leonard Adleman zostavil a použil prvý molekulárny počítač.

Dokázal, že čudesný molekulárny hybrid zložený zo skúmaviek, gélov a vlákien živej DNA sa môže uplatniť pri výpočtoch a trebárs práve pri riešení známeho problému obchodného cestujúceho, ktorý hľadá najkratšiu možnú cestu medzi siedmimi americkými mestami.

Opis tejto procedúry je pre laikov natoľko zložitý, že prípadných záujemcov odkazujeme na knihu Martyna Amosa.

Dodajme len, že dôležitú úlohu pri ňom hrá gélová elektroforéza, čiže postup známy napríklad z oblasti kriminalistiky alebo pri identifikácii ľudí podľa ich DNA.

Druhou významnou genetickou metódou, bez ktorej by zostali DNA počítače fikciou, je metóda PCR, čiže proces na zväčšovanie množstva sekvencií nukleových kyselín. Vynašiel ju jeden z najoriginálnejších žijúcich genetikov, nositeľ Nobelovej ceny Kary Mullis.

Za zmienku stojí, že časopis New Scientist v čase sporov o Mullisovo prvenstvo pri objave PCR napísal: „Ak zoberieme do úvahy počet právnikov, ktorí proti metóde PCR bojujú, ide rovnako o zlatú baňu ako o vedecký prelom.“

V roku 2002 zostavil Adleman oveľa komplikovanejší systém. Dokázal vyriešiť úlohu s dvadsiatimi premennými, ponúkajúcimi asi milión možných riešení.

Tím Ehuda Shapira z Weizmannovho výskumného ústavu v Izraeli už dávnejšie pripravil DNA počítač, ktorý prevyšuje rýchlosť klasických vyše 300-tisíckrát.

Existujú aj DNA počítače, ktoré vedia fungovať vnútri ľudských buniek a určiť, či je bunka zdravá, alebo chorá. V perspektíve by teda mohli DNA počítače určovať nielen presnú diagnózu, ale aj cielenú liečbu.

Kedy to bude? Amosova vízia nasmerovaná do kalifornského rána v júni 2015 sa síce v mnohých laboratóriách už realizuje, no pokiaľ ide o možnosti komerčného využitia biopočítačov, experti sú väčšinou skeptickí a hovoria o desiatkach rokov.

Tak je to v novej vednej oblasti takmer vždy.

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Horiaci obklad z londýnskej budovy sa používa aj na Slovensku

Francúzsky výrobca v pondelok oznámil, že obklad, ktorý pravdepodobne významne prispel k tragickému požiaru v Londýne, prestal vyrábať.

DOMOV

Politika a futbal sú dve rozdielne veci, Ficov list nič nezmení

Premiér píše, že mu záleží na názoroch mladých, študentov nevypočul

SVET

Odpoveď Ficovi: Nie ste v tom sami, Nemci podrazili aj Čechov

Dúfame, že UEFA konečne prijme nové pravidlá.

ŠPORT

Juraj Sagan: Peťo má formu ako v minulých rokoch

Juraj sa prvýkrát predstaví na najťažších pretekoch sveta.

Neprehliadnite tiež

Pozrite si žabky, ktorým evolúcia vytvorila všetky farby dúhy

Rôzne sfarbenie mohla spustiť strava aj predátori.

Hnačku a vracanie si črevo privolá samo. Tieto potraviny ho dráždia

Nový výskum pomôže ľuďom s chronickým črevnými problémami.

Koniec nadmerného prania, prepotené oblečenie cez noc očistí parný vešiak

Nová technológia ochráni šatstvo pred opotrebovaním z prania.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Kŕčové žily: Nepekné a nebezpečné
  2. Zvládnete tento test o jablkách a cideroch? Otestujte sa
  3. Vydanie denníka SME spolu s knihou Ľubomíra Feldeka
  4. Premýšľate nad kúpou last minute dovolenky v Egypte?
  5. Vaginálne mykózy – ako sa im brániť?
  6. Bolesti hlavy, brucha či únava? Môžu za to možno aj parazity!
  7. Neviete si vybrať správne miesto na dovolenku v Grécku?
  8. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 6,25 - 7,25 % p.a.
  9. Jednoduchá mobilná tlač z vášho smartfónu, alebo tabletu?
  10. Vďaka úveru na rekonštrukciu môžete ušetriť tisícky EUR
  1. Zvládnete tento test o jablkách a cideroch? Otestujte sa
  2. Mladí futbalisti získali takmer 50 tisíc eur
  3. OMV modernizuje čerpacie stanice. Prioritou je pohodlie zákazník
  4. Aj zmrzlina podlieha trendom, mali ste už špenátovú?
  5. Prémiovosť slovenského trhu rastie, dovozová Metaxa je na čele
  6. Neseďte doma, cestujte z Košíc do sveta
  7. Vydanie denníka SME spolu s knihou Ľubomíra Feldeka
  8. Kŕčové žily: Nepekné a nebezpečné
  9. Študenti obhajovali návrhy na využitie Pisztoryho paláca
  10. Turistický nosič pre malého dobrodruha?
  1. Aký bude váš doplnkový dôchodok 12 134
  2. Bolesti hlavy, brucha či únava? Môžu za to možno aj parazity! 4 682
  3. Vydanie denníka SME spolu s knihou Ľubomíra Feldeka 3 838
  4. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 6,25 - 7,25 % p.a. 3 709
  5. Vaginálne mykózy – ako sa im brániť? 3 429
  6. Od 1. júla už prestanete chodiť na poštu! 3 400
  7. Neviete si vybrať správne miesto na dovolenku v Grécku? 3 203
  8. Premýšľate nad kúpou last minute dovolenky v Egypte? 3 041
  9. Jarabinky Grande odštartovali predaj zaujímavými cenami bytov 2 973
  10. Jednoduchá mobilná tlač z vášho smartfónu, alebo tabletu? 2 006