Napravljen biokompjuter zasnovan na bakterijama: „Deoba bakterija daje milion čipova koji rade u isto vreme“

Tim naučnika razvio je biokompjuter zasnovan na bakterijama sposoban da rešava velike, složene probleme koristeći samo mali deo memorije i resursa standardnih računara. Moguće primene uključuju enkripciju, molekularnu biologiju i veštačku inteligenciju, veruju istraživači, saopštio je Univerzitet Makgil.

Klasični računari testiraju svako moguće rešenje sekvencijalno, što za složene probleme može trajati godinama ili čak vekovima pre nego što daju rezultate. Nasuprot tome, bakterije mogu istovremeno da ispituju mnoga moguća rešenja. Osim toga, bakterije mogu da se dele kako bi stvorile više bioloških „procesora“, objasnili su oni.

Preporučujemo

- Savremeni elektronski računari obavljaju milione operacija u sekundi koristeći jedan čip. Deobom bakterija dobijamo milion čipova koji rade u isto vreme. Više čipova znači da problem možete rešiti brže, čak i ako je za svaki pojedinačni „procesor“ broj operacija u sekundi manji. Eksponencijalna deoba bakterija može se prilagoditi veličini problema. To je potpuno nov način računanja - rekao je Den Nikolau (Dan Nicolau), stariji autor i profesor bioinženjeringa.

Projekat je rezultat dvadesetogodišnje međuinstitucionalne saradnje istraživača u Kanadi, Evropi, Ujedinjenom Kraljevstvu i Australiji.

Za potrebe svog biokompjutera, istraživači su klasičan problem preveli u graf mogućih izbora, a zatim ga rekonstruisali kao mrežu sićušnih, međusobno povezanih kanala kroz koje su bakterije mogle da istražuju mnoge rute. Svaka ruta kroz mrežu predstavljala je drugačije moguće rešenje, dok su posebna ukrštanja u vidu „logičkih kola“ predstavljala tačke odlučivanja.

Dok su se bakterije koje se brzo dele kretale kroz kanale, one su zajednički istraživale mnoge rute odjednom, paralelno testirajući ogroman broj mogućih rešenja. Kako bi sprečili prenaseljenost, istraživači mogu da podese temperaturu kompjutera i tako kontrolišu rast bakterija.

Posmatranjem kuda su se bakterije kretale i korišćenjem automatizovane analize slike za praćenje uspešnih ruta kroz mrežu, istraživači su uspeli da identifikuju kombinacije koje zadovoljavaju ograničenja zadatog problema.

Biokompjuter nije namenjen da zameni klasične elektronske ili kvantne računare, već da pruži resursno efikasan i isplativ alat pomoću kojeg se mogu rešavati ranije nerešivi problemi, izjavili su istraživači.

- Naš pristup je prilagođen problemima za čije rešavanje elektronski računari nisu projektovani, kao što je mapiranje strukture proteina. Objavljeno je da je veštačka inteligencija to rešila, ali to je samo delimično tačno, jer ona može samo da pretražuje dostupne podatke. Mi predlažemo ovu tehnologiju za stvarno rešavanje problema, a ne za procenu zasnovanu na prošlim podacima - rekao je Nikolau.

Studija je objavljena u žurnalu Nature Microengineering and Nanosystems.

(Telegraf Nauka/McGill University)