А что если твой следующий компьютер будет работать на воде?

Представь: компьютер, который не нужно подключать к розетке. Ни батареек, ни зарядки, ни счёта за электричество. Как тебе такое?

А теперь самое интересное: такая штука уже существует. И сделана она из того же материала, из которого сделаны мы с тобой.

Учёные из Университета Мейнут в Ирландии собрали работающий компьютер из ДНК. И это не имеет ничего общего с твоим ноутбуком.

Как вообще работает ДНК-компьютер?

Логичный вопрос: «ДНК — это же для генетики? Как на этом запускать программы?»

Объясняю на пальцах. Обычные компьютеры работают на кремниевых чипах и транзисторах — крошечных переключателях, которые щёлкают туда-сюда и обрабатывают информацию. ДНК-компьютер поступает иначе. Вместо электричества — химия. Вместо кремния — молекула, из которой строится всё живое.

Рецепт этой машины удивительно простой: вода, соль, короткие фрагменты ДНК и длинная молекула-каркас, которая всё это держит вместе. Смешиваешь всё в одной капле воды — и триллионы молекул ДНК начинают взаимодействовать. Они связываются, складываются, организуются. И вот что важно: итоговая форма, которую они принимают — это и есть ответ на задачу.

Никакого электричества. Никакого гула вентиляторов. Просто молекулы делают своё дело.

Фокус с «энергетически выгодными» состояниями

Самое изящное в этой системе — как именно она считает. Здесь работает фундаментальный принцип физики: всё в природе стремится занять состояние с наименьшей энергией. Шарик на холме всегда скатится вниз — сам, без посторонней помощи.

Молекулы ДНК поступают так же. Они взаимодействуют с каркасом и в конце концов оказываются в той конфигурации, где энергии нужно меньше всего — то есть где меньше всего «несовпадений» между цепочками. Это устойчивое положение и есть решение задачи.

«Это одна из самых элегантных сторон системы, — говорят исследователи. — ей не нужна постоянная подача энергии, чтобы найти ответ. Ответ находит себя сам».

Да, оно медленное — и это нормально

Прежде чем ты побежишь оформлять предзаказ на ДНК-ноутбук, предупреждаю: по нашим меркам эта штука страшно медленная. Простые уравнения — десятки секунд. Сложные задачи — несколько часов. боль.

Учёные протестировали своё детище на 700 различных вычислениях — от простого умножения до запутанных логических операций. Точность — около 95%. Неплохо для компьютера, который, по сути, сделан из слюны.

Но скорость — это не главное. Один фрагмент ДНК работает медленно. Однако...

Мечта о параллельных вычислениях

Пока один фрагмент ДНК неспешно решает задачу, происходит магия: триллионы фрагментов трудятся одновременно. Да, в одной капле воды миллиарды или триллионы молекул ДНК реагируют одновременно.

Это то, что в программировании называют «параллельной обработкой», и вот тут ДНК-компьютеры показывают себя во всей красе. Обычные машины выполняют задачи по очереди. А ДНК-компьютер берёт огромный массив вычислений разом — и для определённых задач теоретически может оставить позади любой суперкомпьютер.

Недавнее исследование Шанхайского университета Цзяо Тун показало, что ДНК-схемы способны поддерживать более 100 миллиардов уникальных конфигураций. Подумай об этом на секунду.

А ёмкость для хранения — это вообще космос

Если скорость тебя не впечатлила, вот другая цифра:

В одном кубическом сантиметре ДНК теоретически помещается столько данных, сколько помещается на триллионе компакт-дисков.

Триллион. Компакт-дисков.

Плотность хранения данных, по сравнению с которой наши лучшие жёсткие диски выглядят как наскальные рисунки.

Что это всё значит

Не пойми меня неправильно — я не говорю, что скоро ты будешь запускать ChatGPT в пробирке. ДНК-компьютеры не заменят твой телефон или ноутбук. Они никогда не подойдут для проверки почты или игр.

Но вот что меня по-настоящему заводит: эта работа доказывает кое-что важное. Те же молекулы, которые эволюция выбрала для хранения чертежей жизни, уже обладают встроенной способностью обрабатывать информацию. Мы не просто используем ДНК как модный носитель данных — мы обнаруживаем, что природа уже встроила вычисления в саму ткань биологии.

Как выразился один из исследователей: «Это фундаментальная наука. Мы не знаем, куда нас приведёт будущее».

И знаешь что? Именно эта неопределённость делает всё таким захватывающим. Мы живём в эпоху, когда базовые строительные блоки жизни учат нас совершенно новым подходам к технологиям. Будь то вычисления, хранение данных или что-то, что мы ещё даже не можем представить — ДНК может оказаться самой неожиданной технической революцией за последние десятилетия.

Так что когда в следующий раз кто-то скажет тебе пить больше воды — можешь ответить, что ты просто поддерживаешь работоспособность своего будущего компьютера.

Источник: Popular Mechanics