Станіслав Лем писав, що може статися, що у майбутньому інформацію будуть вирощувати, наче живий матеріал. І зараз, з розвитком біотехнологій, ці часи наближаються.
Яким буде наступний день компʼютерної техніки? І чим живе краще за металеве?
Насправді сучасні компʼютери обмежені. Вони великі, вони гріються, і найголовніше — вони розв'язують задачі послідовно. І якщо з першими двома проблемами ще можна щось зробити — зменшити корпус, зробити краще охолодження — то з третім геть нічого зробити неможливо. А деякі задачі — особливо повʼязані з розгляданням багатьох варіантів, як прогнозування — ускладнюються в рази з кожним кроком. Тож як би не збільшувалися компʼютери, темпи ускладнення задач вони не доженуть.
Тому вчені шукають засоби змінити природу компʼютерів. Одні бачать майбутнє у квантових машинах, які знаходяться у багатьох станах одночасно. Але є проблема: вони залежать від охолодження навіть більше, ніж звичайні компʼютери, бо працюють при надзвичайно низьких температурах.
Інші бачать більш екзотичну альтернативу.
Біокомп’ютери — це корисно і цікаво
Використовувати живу матерію для обчислень. Звучить як божевілля, чи не так?
Але наші клітинки — це вже природні обчислювальні машини.
- По-перше, вони несуть великий обсяг інформації у ДНК — людський геном займає 800 мегабайтів.
- По-друге, вони можуть копіювати ці дані.
Важливі переваги над традиційним комп’ютером
- По-перше, він у порівнянні з електронним і квантовим комп’ютерами не залежить від охолодження. Всі суперкомп’ютери та великі дата-центри страждають від перегріву, у той час, як жива матерія при обчисленнях і думках майже не гріється.
- По-друге, живе здатно самостійно підтримувати себе у робочому стані — це називається гомеостазом. Тож такі комп’ютери будуть набагато стійкішими до помилок і зламів.
- По-третє, ми можемо спиратися на досвід мільярдів років еволюції у створенні клітинних механізмів.
- І ще плюс, сучасні програмні технології намагаються користуватися надбаннями живої природи.
Кілька років тому почався бум нейромереж, а минулого року з їх використанням запустили штучний інтелект. І те, і друге наслідує нейронні зв’язки у людському мозку і намагається зімітувати асоціативне мислення. Але, якщо ви колись бачили схеми нейромереж, ви розумієте, наскільки це складно і скільки зусиль докладають програмісти, щоб пристосувати машинну логіку до цього.
Якби «залізо» було б не «залізом», а «плоттю», імітувати було б значно легше, бо жива матерія пристосована для асоціативного мислення. І, до речі, також пристосована і для справжньої багатозадачності й справді паралельних процесів. Бо що заважає кільком реакціям йти одночасно?
Як це працює?
Поки що такі «комп’ютери» — менше за клітинку. Їх обчислювальні елементи — це білки та кислоти, що реагують одні з одними, тобто, біокомп’ютер — це молекула, запрограмована на деяку реакцію.
Ще наприкінці 1990-х американський вчений Адельман знайшов спосіб вирішувати «Задачу комівояжера» за допомогою… ДНК.
«Задача комівояжера» полягає у тому, щоб знайти найкоротший маршрут між кількома містами, між якими відома відстань.
Проблема цієї задачі: досі не знайдено ефективного способу її вирішувати, і єдиним способом є підрахування всіх можливих путей, щоб вибрати з них найкоротший. І чим більше міст, тим більше обчислень, аж доки вони не стануть зовсім непіднімними.
Адельман винайшов спосіб, як за допомогою ДНК закодувати інформацію і через кілька складних реакцій згенерувати всі можливі шляхи. Але були й недоліки: чим більше міст, тим більше ДНК потрібно, а всі реакції мали бути виконані бездоганно.
Пізніші біокомп’ютери також засновані на ДНК та РНК: вони використовують натуральний механізм запису і зчитування інформації для розв'язання простих задач.
Але, хоча для біокомп’ютерів вже винайшли аналог транзистора (до речі, у потужних процесорах, може бути укладено до декількох десятків мільйонів транзисторів), зараз історія такої техніки лише починається. Попереду довгий шлях, але він сповнений можливостей.
Іван Синенко
