Datamaskinen som ikke trenger strøm – bare vann

Tenk deg dette: en datamaskin som aldri trenger å plugges inn. Ingen lader, ingen batterier, ingen strømregning. Sier du kanskje at en slik maskin allerede eksisterer – og at den er laget av nøyaktig det samme stoffet som deg selv?

Jo da. Forskere ved Maynooth University i Irland har bygget en fungerende datamaskin av DNA. Og den er omtrent så forskjellig fra din bærbare som du kan komme.

Hvordan fungerer en DNA-datamaskin egentlig?

Jeg vet hva du tenker. «DNA er for genetikk? Hvordan skal jeg surfe på nettet med det?»

Lurt spørsmål. Her er greia: Tradisjonelle datamaskiner bruker silisiumbrikker og transistorer – bitte små brytere som slår av og på for å behandle informasjon. DNA-datamaskiner tar en helt annen tilnærming. I stedet for elektrisitet bruker de kjemi. I stedet for silisium bruker de molekylet som bærer alle instruksjonene for å bygge en levende organisme.

Oppskriften på denne maskinen er overraskende enkel: vann, salt, noen korte DNA-tråder og en lengre DNA-struktur som holder alt sammen. Når du blander disse ingrediensene i én dråpe vann, begynner billioner av DNA-tråder å samhandle. De binder seg, bretter seg og organiserer seg – og her kommer det geniale: den endelige formen de ender opp i, er faktisk svaret på whichever beregning du kjører.

Ingen strøm. Ingen vifter som surer. Bare molekyler som gjør sin greie.

Trikset med «energifordelaktige» tilstander

Det som gjør dette systemet spesielt smart, er hvordan det utfører beregninger. DNA-datamaskinen er avhengig av et grunnleggende prinsipp i fysikken: alt ønsker naturlig å slå seg til ro i sin laveste energitilstand. Tenk på en ball som ruller nedover en bakke – den vil alltid finne det laveste punktet av seg selv, uten at noen dytter den.

DNA-trådene oppfører seg på samme måte. De samhandler med strukturen og legger seg til slutt i whichever konfigurasjon som krever minst energi – altså færrest «mismatch» mellom trådene. Den endelige, stabile formasjonen representerer løsningen på matematikkproblemet ditt.

«Dette er et av de mest elegante aspektene ved systemet,» forklarte forskerne. «Det trenger ikke kontinuerlige energitilførsler for å finne svaret. Svaret finner seg selv.»

Ikke akkurat noen racer (og det er greit)

Før du drømmer om en DNA-drevet laptop, bør jeg nevne at denne greia er treg etter våre standarder. Enkle likninger kan ta noen titalls sekunder. Komplekse problemer? Flere timer. Ikke bra.

Forskerne testet skapningen sin over 700 ulike beregninger – fra grunnleggende multiplikasjon til mer avanserte logiske operasjoner – og oppnådde rundt 95 prosent nøyaktighet. Ikke verst for en datamaskin laget av spytt, stort sett.

Men her er greia: rå hastighet er egentlig ikke poenget. Enkelte DNA-reaksjoner er langsomme, ja. Men her blir det interessant...

Drømmen om parallell prosessering

Mens én enkelt DNA-tråd kanskje tar seg god tid på å løse et problem, er det vakre at billioner av tråder kan jobbe samtidig. Du hørte rett. I én dråpe vann snakker vi om milliarder eller billioner av DNA-molekyler som reagerer samtidig.

Dette er det dataprogrammerere kaller «parallell prosessering», og det er her DNA-datamaskiner virkelig skiller seg ut. Tradisjonelle datamaskiner prosesserer oppgaver én etter én (eller i små batcher). DNA-datamaskiner kan angripe massive antall beregninger parallelt – noe som betyr at for visse problemer kan de teoretisk sett la våre kraftigste superdatamaskiner se ut som leker.

En nylig studie fra Shanghai Jiao Tong University viste at DNA-kretser kan støtte over 100 milliarder unike konfigurasjoner. La det tallet synke inn en stund.

Lagringsmulighetene er helt sinnsyke

Og hvis ikke hastigheten imponerer deg nok, hva med lagring? Forbered hjernen din:

Én kubikkcentimeter DNA kan teoretisk lagre en billion CD-er med informasjon.

En billion. CD-er.

Vi snakker om datalagringstetthet som får våre beste harddisker til å ligne hulemalerier.

Hva dette egentlig betyr

Se, jeg antyder ikke at du kommer til å kjøre ChatGPT på et prøverør med det første. DNA-datamaskiner kommer ikke til å erstatte telefonen eller laptoppen din. De kommer aldri til å være gode på ting som å sjekke e-post eller spille videospill.

Men her er det som virkelig getter meg: denne forskningen beviser noe dypt. De samme molekylene som evolusjonen valgte ut til å lagre oppskriftene for liv, har også en iboende evne til å prosessere informasjon. Vi bruker ikke DNA bare som et fancy lagringsmedium – vi oppdager at naturen allerede bygde beregning inn i biologiens stoff.

Som en forsker sa det: «Dette er blå himmel-vitenskap. Vi vet ikke hvor fremtiden tar oss.»

Og ærlig talt? Den usikkerheten er en del av det som gjør dette så spennende. Vi lever i en tid der livets grunnleggende byggesteiner lærer oss helt nye måter å tenke på teknologi. Enten det er databehandling, datalagring eller noe vi ikke engang har forestilt oss ennå – DNA kan vise seg å være den mest uventede revolusjonen i teknologi på tiår.

Så neste gang noen sier at du bør drikke mer vann? Si gjerne at du bare holder fremtidens datamaskin hydrert.

Kilde: Popular Mechanics