Команда под руководством Университета Макгилла (McGill University) разработала биокомпьютер - вычислительное устройство, в котором роль "процессоров" выполняют живые бактерии. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Microsystems & Nanoengineering, такая система способна решать крупные сложные задачи, затрачивая лишь малую долю памяти и ресурсов по сравнению со стандартными компьютерами на полупроводниковых элементах.

Обычный компьютер, поясняют авторы, перебирает возможные решения последовательно, одно за другим. Для сложных задач это может занять годы и даже столетия. Бактерии же способны исследовать множество вариантов одновременно. Кроме того, они делятся, создавая всё новые биологические "процессоры".

"Современные электронные компьютеры выполняют миллионы операций в секунду с помощью одного чипа, - говорит Дэн Николау, старший автор работы и профессор биоинженерии. - Благодаря делению бактерий у нас одновременно работают миллион чипов. Чем больше чипов, тем быстрее можно решить задачу, даже если каждый отдельный "процессор" работает медленнее". По его словам, экспоненциальное деление бактерий может масштабироваться под размер задачи: "Это совершенно новый способ вычислений".

Проект стал результатом 20-летнего сотрудничества исследователей из Канады, Европы, Великобритании и Австралии. Чтобы построить биокомпьютер, учёные перевели классическую задачу в граф возможных выборов, а затем воссоздали его в виде сети крошечных соединённых каналов, по которым могли перемещаться бактерии. Каждый маршрут в сети соответствовал одному варианту решения, а специальные перекрёстки - "логические вентили" - точкам принятия решений.

Быстро делящиеся бактерии, двигаясь по каналам, коллективно исследовали множество маршрутов сразу, проверяя большое число возможных решений параллельно. Чтобы избежать перенаселения, исследователи регулируют температуру, контролируя рост бактерий. Наблюдая за тем, куда перемещаются бактерии, и используя автоматический анализ изображений для отслеживания успешных маршрутов, учёные смогли определить комбинации, удовлетворяющие условиям задачи.

Авторы подчёркивают: биокомпьютер не призван заменить классические электронные или квантовые компьютеры. Его цель - предложить ресурсосберегающий и экономически эффективный инструмент для решения задач, которые прежде казались неразрешимыми. "Наш подход рассчитан на задачи, для которых электронные компьютеры не предназначены, например на определение структуры белков, - отмечает Николау. - Сообщалось, что с этим справился искусственный интеллект, но это лишь половина правды, поскольку он может только просматривать доступные данные. Мы предлагаем технологию для решения задач, а не для оценки на основе прошлой информации".

Источник: Tech Xplore