В Университете Мейнут в Ирландии создали вычислительную систему, которая работает без кремниевых чипов и электрических импульсов. Миллиарды нитей ДНК, помещённые в пробирку с водой и солью, самостоятельно соединяются в структуру, которая представляет собой результат математической операции. В одном из опытов система сложила числа за 30 секунд.
Отличие от обычных компьютеров в том, что вычисление происходит благодаря термодинамике: молекулы естественным образом стремятся к наиболее стабильному состоянию, которое и является решением задачи. Кремниевым процессорам для каждого шага вычислений необходимо непрерывное электропитание.
Как пишут авторы в статье для журнала Nature, их разработка — один из самых сложных и быстрых молекулярных компьютеров на сегодня. Система смогла выполнить 25 различных расчётов подряд, включая сложение чисел в диапазоне от 11 до 34 миллионов. Для более сложных, 100-битных операций, потребовалось до 14 часов. По скорости такие устройства пока не могут соревноваться с кремниевыми, но их преимущество в энергоэффективности.
Процесс вычисления запускается нагреванием смеси ДНК. После этого жидкость остывает, и нити начинают взаимодействовать. Короткие фрагменты ДНК связываются с длинной молекулой-каркасом, образуя определённую пространственную конструкцию. «Молекулы взаимодействуют, формируют структуру, и эта структура является ответом», — объясняет профессор Дэмиен Вудс, один из руководителей исследования.
По словам Вудса, целью работы было не заменить ноутбуки, а найти альтернативные способы обработки и хранения информации. В Ирландии, например, 23% электроэнергии расходуется на вычисления и хранение данных. В будущем подобные молекулярные системы могут найти применение в медицине — например, работать внутри клеток для обнаружения болезней, где отсутствие потребности в электропитании становится критическим преимуществом.
Письма читателей