Создан белковый биокомпьютер, который эффективнее MacBook [Технологии]
| Список форумов Tapochek.net » Новости » Новости в сети » Архив (Новости в сети) |
|
|
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
Создан белковый биокомпьютер, который эффективнее MacBook Команде ученых под руководством Дэна Николау-старшего из Университета Макгилла (Монреаль, Канада) удалось создать уникальную модель биологического суперкомпьютера. Устройство размером с книгу использует в качестве источника энергии молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и позволяет решать сложные задачи, потребляя намного меньше энергии, чем современные компьютеры, созданные на основе традиционной кремниевой технологии. "Сердце" биокомпьютера — 1,5-сантиметровый микрочип, изготовленный на основе кристалла кремния с напыленными последовательно тонкими пленками титана, золота и оксида кремния. В верхней пленке из оксида кремния ученые сформировали разветвленную сеть узких каналов шириной менее 250 нм и глубиной до слоя золота таким образом, что "дно" каналов золотое, а "стенки" состоят из оксида кремния. Изнутри каналы покрыли молекулами двигательных белков (в одном из созданных прототипов использовали миозин, в другом — кинезин). Внутри каналов перемещаются внутриклеточные структуры под названием микротрубочки (в модели с кинезином) и микрофиламенты (в модели с миозином). Источником энергии для миозина и кинезина являются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Сеть каналов сконструирована подобно карте большого города с улицами и перекрестками. Пересечения каналов образуют узлы-перекрестки. По большинству из таких перекрестков молекулы могут проходить только в одном из направлений, однако некоторые перекрестки позволяют изменить направление движения на случайное. Решение конкретной задачи задается схемой каналов. Часть из них диагональные, часть вертикальные. Благодаря определенным образом заданному расположению однонаправленных перекрестков и перекрестков со случайным выбором направления перемещающиеся молекулы распределяются по каналам с определенной вероятностью. Если на входе компьютера молекулы подаются в один исходный канал одна за другой, то на выходе они распределяются по нескольким конечным каналам с определенной плотностью (то есть из некоторых каналов выходит много молекул, а из некоторых — очень мало). Номера тех выходных каналов, из которых выходит наибольшее число молекул, и являются решениями задачи. В обычном компьютере варианты ответов перебираются поочередно. В биологическом же компьютере, так как молекулы движутся одновременно по многим каналам, варианты ответов выдаются все сразу, параллельно друг другу. По похожему принципу строятся ДНК-компьютеры и квантовые компьютеры, но в данный момент такие устройства еще достаточно далеки от практической реализации. По словам профессора Дэна Николау, который возглавил исследования, компьютер такого строения сможет решать несколько задач одновременно, используя параллельные вычисления, в то время как электронные компьютеры однозадачны. Более того, он потребляет крайне мало энергии: биокомпьютеру требуется всего 1% от той энергии, которую использует обычный компьютер для решения аналогичной задачи. При этом в биокомпьютере не течет электронный ток, поэтому нет проблемы перегревания, которая ограничивает возможности электронных компьютеров. Дело не только в скорости или энергоэффективности. Самый мощный электронный суперкомпьютер, Tianhe-2, состоит из более чем 3 120 000 вычислительных ядер. Процессоры занимают площадь в 720 кв. м, что сравнимо с небольшим зданием. Возможно, в будущем пока не названный белковый биокомпьютер сможет решать более сложные математические задачи, чем Tianhe-2, будучи размером с книгу. Данная модель создана для решения классической задачи о сумме подмножеств на примере подмножества из трех чисел: {2, 5, 9}. Успешное выполнение доказало, что система биокомпьютера действительно работает, поэтому теперь разработчики могут приступить к доработке модели для решения более сложных задач. Преимущество такого биохимического компьютера заключается в том, что с усложнением задачи не возрастает количество затраченного на решение времени: нужно лишь увеличить количество молекулярных агентов. Движение микротрубочек и микрофиламентов по каналам происходит медленно (0,5–1 мкм/с и 5–10 мкм/с соответственно), и расчет результата задачи с тремя числами в множестве может занимать несколько десятков минут (наилучший результат для микрофиламентов был получен за 26 минут). Однако этот недостаток исчезает уже при решении задачи с множеством из нескольких десятков чисел. По расчетам авторов, компьютер на базе микрофиламентов начинает решать задачу лучше стандартного MacBook Pro с процессором Corei5 2,6 ГГц уже при более чем 26 числах в множестве. Благодаря дешевизне молекул и накопленному успешному опыту ученые надеются, что практическое использование биокомпьютеров станет возможным в течение десяти лет. |
|
|
А ты не забыл покормить свой компьютер?
|
|
|
|
|
|
Страница 1 из 1 |
| Список форумов Tapochek.net » Новости » Новости в сети » Архив (Новости в сети) |
Текущее время: 29-Апр 21:40
Часовой пояс: GMT + 3
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям Вы не можете скачивать файлы |