Як молекули виконують обчислення
Система також уміє множити й ділити. Але найцікавіше, що для цього їй не потрібне постійне живлення, пише SciTechDaily. Автори називають свою розробку першою у своєму роді та однією з найскладніших і найшвидших молекулярних обчислювальних систем, про які повідомляли досі.
Для створення комп'ютера команда змішала в пробірці краплю води із сіллю, короткі фрагменти ДНК і довшу ДНК-основу, яка виконує роль каркасу. Суміш потрібно лише трохи нагріти, щоб запустити процес, а потім охолодити. Саме під час охолодження відбувається обчислення.
Докторка Абір Ешра, доцентка й комп'ютерна науковиця з Інституту Гамільтона при Університеті Мейнут, проводила багато експериментів. Вона описала, що відбувається всередині рідини.
Крихітна крапля рідини містить мільярди, а іноді й трильйони ниток ДНК. Ці нитки взаємодіють між собою, щоб отримати результат,
– прокоментувала Абір Ешра.
Попри те, що зазвичай обчислення потребують постійного підведення енергії, тут усе влаштовано інакше. Професор Деймієн Вудс з Інституту Гамільтона пояснив, у чому полягає головна ідея.
Молекули взаємодіють, утворюють структуру, і ця структура є відповіддю. Одна з ключових інновацій полягає в тому, що система природним чином знаходить відповідь без потреби в постійному підведенні енергії,
– розповів Деймієн Вудс.
Наскільки швидкий такий комп'ютер
Дослідники запустили десять програм, зокрема 100-бітні обчислення. В одному з експериментів комп'ютер додавав числа приблизно від 11 мільйонів до 34 мільйонів, і на результат йому знадобилося до 14 годин. Система також показала надійність і здатність до повторного використання: вона виконала до 25 різних обчислень поспіль.
З кремнієм за швидкістю ДНК-комп'ютер не змагається, і розробники до цього не прагнуть. Проте серед інших ДНК-комп'ютерів він найшвидший. Ешра є співпершою авторкою дослідження разом із доктором Трістаном Стеріном. Серед співавторів також старший науковий співробітник доктор Константін Еванс і студент-дослідник Джанет Адіо.
Навіщо шукати альтернативу кремнію
Вчені бачать у цій технології потенціал для довготривалого зберігання даних та енергоефективних обчислень. З часом молекулярні системи можуть запрацювати й усередині клітин, наприклад, для виявлення хвороб.
Вудс пояснив, чому команда взялася за інші форми обчислень. Кремнієві комп'ютери споживають дуже багато енергії: в Ірландії 23% електрики йде на обчислення та зберігання даних. За його словами, люди надто довго бачили лише один тип комп'ютера, хоча є й інші приклади навколо нас, зокрема людський мозок.
Дослідження ДНК-обчислень у Мейнуті підтримує грант Європейської інноваційної ради на 4 мільйони євро, який очолює Вудс. Проєкт DISCO (інфраструктура на основі ДНК для зберігання та обчислень) має на меті розробити нові способи обчислювати й зберігати дані за допомогою ДНК-технологій. Сам Вудс називає це фундаментальною наукою без гарантованого прикладного результату і зізнається, що не знає, куди приведе майбутнє.
Роботу вчених опублікував журнал Nature. Її підтримали Європейська дослідницька рада, Європейська інноваційна рада, Science Foundation Ireland і Research Ireland.