Váš další počítač možná nebude potřebovat elektřinu. Možná bude potřebovat jen vodu

Zkus si to představit: počítač, který nezapojíš do zásuvky. Žádný nabíjecí kabel, žádná baterie, žádný účet za elektřinu. Co když ti řeknu, že takový počítač už existuje — a je složený ze stejné hmoty, ze které se skládáš ty?

Přesně tak. Vědci z Maynooth University v Irsku postavili funkční počítač z DNA. A od tvého MacBooku je to vážně na míle daleko.

Jak vlastně DNA počítač funguje?

Vím, co si říkáš. „DNA přece patří do genetiky, ne? Jak na tom prohlížím internet?"

Spravedlivá otázka. Tady je vysvětlení: klasické počítače používají křemíkové čipy a tranzistory — mikroskopické spínače, které se zapínají a vypínají a zpracovávají informace. DNA počítače jdou úplně jinou cestou. Místo elektřiny používají chemii. Místo křemíku používají molekulu, která nese veškeré instrukce pro stavbu živého organismu.

Recept na tento stroj je překvapivě jednoduchý: voda, sůl, několik krátkých řetězců DNA a delší DNA kostra, která vše drží pohromadě. Když tyto ingredience smícháš v jedné kapce vody, biliony řetězců DNA začnou spolu interagovat. Vážou se, skládají se, organizují — a tady přichází ta cool část — výsledný tvar, který vytvoří, je vlastně odpovědí na jakýkoliv výpočet, který právě provádíš.

Žádná elektřina. Žádné bzučení ventilátorů. Jen molekuly dělají svoji práci.

Kouzlo „energeticky výhodných" stavů

Co dělá tento systém obzvlášť chytrým, je způsob, jakým provádí výpočty. DNA počítač spoléhá na základní fyzikální princip: všechno se přirozeně snaží dostat do stavu s nejnižší energií. Představ si míček, který se kutálí z kopce — vždycky najde nejnižší bod sám, bez toho aby ho někdo tlačil.

Stejně fungují i řetězce DNA. Interagují s kostrou a nakonec se usadí v jakékoliv konfiguraci, která vyžaduje nejméně energie — tedy nejméně „nesouladů" mezi řetězci. Tento finální stabilní uspořádání představuje řešení tvé matematické úlohy.

„To je jeden z nejelegantnějších aspektů systému," vysvětlili výzkumníci. „Nepotřebuje nepřetržitý přísun energie, aby našel odpověď. Odpověď se najde sama."

Ne zrovna rychlík (a to je v pořádku)

Než začneš snít o notebooku na DNA, měl bych zmínit, že tenhle stroj je podle našich standardů pomalý. Jednoduché rovnice můžou trvat pár desítek sekund. Složitější problémy? Několik hodin. Fuj.

Vědci otestovali svůj výtvor na 700 různých výpočtech — od základního násobení po složitější logické operace — a dosáhli přibližně 95% přesnosti. Pro počítač složený v podstatě ze slin to není špatné.

Ale tady je ta věc: čistá rychlost vlastně není ten pravý cíl. Jednotlivé DNA reakce jsou pomalé, to jo. Ale tady to začíná být zajímavé...

Sen o paralelním zpracování

zatímco jeden řetězec DNA si může dávat na čas s řešením problému, tady je ta krásná část: biliony řetězců můžou pracovat najednou. Není to překlep. V jedné kapce vody se bavíš o miliardách až bilionech DNA molekul, které reagují současně.

To je přesně to, co počítačoví vědci nazývají „paralelní zpracování", a tady DNA počítače doslova vynikají. Klasické počítače zpracovávají úlohy jednu po druhé (nebo v malých dávkách). DNA počítače můžou řešit obrovské množství výpočtů paralelně — což znamená, že pro určité problémy by teoreticky mohly nechat naše nejvýkonnější superpočítače daleko za sebou.

Nedávná studie ze Shanghai Jiao Tong University ukázala, že DNA obvody dokážou podporovat přes 100 miliard unikátních konfigurací. Nech to číslo na chvíli uležet v hlavě.

Možnosti úložiště jsou šílené

A pokud rychlost nestačila k ohromení, co třeba úložiště? Připrav se:

Jeden kubický centimetr DNA by teoreticky mohl pojmout bilion CD nosičů.

Miliardu. CD.

Mluvíme tu o hustotách ukládání dat, proti kterým vypadají naše nejlepší pevné disky jako jeskynní malby.

Co to vlastně znamená

Neznepokojuj se, nijak netvrdím, že brzy budeš provozovat ChatGPT ve zkumavce. DNA počítače nenahradí tvůj telefon ani laptop. Nikdy nebudou dobré na kontrolu emailů nebo hraní her.

Ale tady je něco, co považuju za skutečně vzrušující: tenhle výzkum dokazuje něco hlubokého. Stejné molekuly, které si evoluce vybrala k ukládání receptů na život, mají také vrozenou schopnost zpracovávat informace. Nepoužíváme DNA jako fancy úložný prostředek — objevujeme, že příroda už sama vestavěla výpočetní schopnosti do základů biologie.

Jak to vyjádřil jeden z výzkumníků: „Tohle je modrá obloha věda. Nevíme, kam nás budoucnost zavede."

A upřímně? Ta nejistota je součástí toho, co dělá celé toto téma tak vzrušující. Žijeme v éře, kdy základní stavební kameny života nás učí úplně novým způsobům přemýšlet o technologiích. Ať už jde o výpočetní techniku, ukládání dat, nebo něco, co jsme si ještě nevybájili — DNA možná právě zažívá nejneočekávanější technologickou revoluci za poslední desetiletí.

Takže až ti příště někdo řekne, ať piješ víc vody? Možná mu odpověz, že jen udržuješ svůj budoucí počítač hydratovaný.

Zdroj: Popular Mechanics