Viața noastră de zi cu zi este atât de digitalizată încât chiar și tehnofobii știu că un computer este o grămadă de tranzistoare electronice care procesează semnalele 1 și 0 codificate într-un program. Dar un nou tip de calcul ne-ar putea obliga să ne repornim gândirea: pentru prima dată oamenii de știință au exploatat sursa de energie folosită de celulele vii pentru a alimenta proteine minuscule pentru a rezolva o problemă de matematică.
Cercetarea, condusă de un duo tată-fiu, este un impuls pentru biocomputing, care promite dispozitive care abordează sarcini complexe și folosesc mult mai puțină energie decât mașinile electrice. „Nu este vorba de a face calculatoare mai rapide”, spune Dan Nicolau Jr., autorul principal al noului studiu, care a obținut un doctorat în biologie matematică la Oxford. „Este o problemă de rezolvare a problemelor pe care un computer nu le poate rezolva deloc.”
Luați coduri, care pot implica setarea prin miliarde de combinații pentru a ajunge la o soluție corectă. Poate surprinzător, computerele mainframe nu sunt atât de grozave la rezolvarea unei astfel de probleme, deoarece tind să funcționeze liniar, făcând calcule într-o secvență simultan. Procesarea paralelă - încercarea mai multor soluții posibile simultan - este un pariu mai bun.
De unde vine noul experiment. De ani de zile, Dan Nicolau Sr., șeful bioingineriei la Universitatea McGill din Montreal, a studiat mișcarea proteinelor cito-scheletice, care ajută la conferirea celulelor structurii lor. În jurul anului 2002, fiul său, apoi studențesc, se gândea la modul în care șobolanii din labirinturi și furnicile de la vânătoare rezolvă problemele. Proteinele pe care tatăl său le-a cercetat ar putea fi de asemenea supuse rezolvării de puzzle-uri?
Pentru a testa întrebarea, au trebuit mai întâi să o traducă într-o formă la care proteinele ar putea reacționa. Așadar, cercetătorii au ales o problemă matematică, au trasat-o ca un grafic și apoi au convertit graficul într-un fel de labirint microscopic, care a fost gravat pe un cip de silice de un inch. „Atunci lăsați ca rețeaua să fie explorată de agenți - cu cât este mai rapidă, mai mică, cu atât mai bine - și vedeți unde ies”, spune Nicolau Sr. În acest caz, agenții au fost filamente proteice cito-scheletice din mușchiul iepurelui (și unele crescute în laborator) și au „explorat” diferitele soluții ale labirintului, precum o mulțime care caută ieșiri. Între timp, proteinele meandre au preluat energie de la descompunerea ATP, molecula care eliberează energia care alimentează celulele, iar „răspunsurile” au apărut din privirea de unde scapă proteinele, după care și-au retras pașii.
Acest biocomputer experimental nu poate depăși o mașină electronică și este proiectat pentru a rezolva o singură problemă. Dar cercetătorii consideră că conceptul poate fi extins într-o zi pentru a face față provocărilor care în prezent se confruntă cu calculatoarele convenționale, folosind „mii de ori mai puțină putere pe calcul”, spune Nicolau Jr. pentru un procesor natural paralel. Și după cum spune Nicolau Jr., „Viața face lucrurile mai eficient”.
Abonați-vă la revista Smithsonian acum pentru doar 12 dolari
Această poveste este o selecție din numărul de mai al revistei Smithsonian
A cumpara
