Учёные создали первый в мире ДНК-процессор. Ему нужно меньше электричества
Исследовали из Инчхонского национального университета в Южной Корее представили первый в мире программируемый процессор, который для вычислений использует не традиционные кремниевые полупроводники и электрические сигналы, а ДНК-молекулы и химические связи. Чип оказался менее производительным, чем электронные аналоги, но разработчики уверены: в будущем ДНК-процессоры захватят рынок, так как они потребляют меньше энергии и лучше справляются со трудоёмкими вычислениями.
Своё изобретение корейские учёные назвали «Микрожидкостный процессор» (MPU). По словам исследователей, прототип ДНК-процессора может выполнять все основные логические операции, которые используются в обычных чипах для вычислений и хранения данных: «не», «и», «или», «исключающее или». Для управления системой понадобятся внешние устройства — компьютер или смартфон.
Преимущество ДНК в том, что при своих микроразмерах такой носитель может записывать информацию с гигантской плотностью — 2,2 петабайта на один грамм. Это в 1000 раз больше, чем у электронных носителей. Но есть две серьёзные проблемы.
Первая — чрезвычайно низкая скорость чтения и записи данных, так как для молекулярных вычислений специалистам приходится вручную изготавливать нити ДНК и настраивать сложные молекулярные конфигурации в реакционных пробирках. Вторая проблема связана с тем, что все такие ДНК-системы получаются уникальными. Если бы то же самое происходило и с кремниевой техникой, то каждой группе исследователей пришлось бы разрабатывать новую архитектуру для каждого компьютера и писать для него уникальный софт.
Программируемый ДНК-процессор решает обе проблемы. С одной стороны, он автоматизирует вычисления, подобно электронным аналогам, а с другой — позволяет использовать один и тот же базовый набор молекул ДНК для выполнения различных алгоритмов.
«Мы надеемся, что процессоры на основе ДНК заменят электронные процессоры в будущем. Они потребляют меньше энергии и предоставляют платформу для трудоёмких вычислений, таких как глубокое обучение и математическое моделирование», — объяснил Юнджун Сон, доцент кафедры нано-биоинженерии INU.
Теперь учёные решили сосредоточиться на создании вычислительных решений с ДНК-алгоритмами и системами хранения ДНК. По их словам, в перспективе MPU можно будет программировать с помощью специального языка программирования.
Фото: Pixabay, Pixabay License