Kehidupan harian kita begitu didigitalkan sehingga teknophobes tahu bahawa komputer adalah sekumpulan transistor elektronik yang memproses 1 dan 0 isyarat yang dikodkan dalam suatu program. Tetapi sejenis pengkomputeran yang baru boleh memaksa kita untuk menyusun semula pemikiran kita: Buat pertama kalinya saintis telah mengetuk sumber tenaga yang digunakan oleh sel-sel hidup untuk kuasa protein kecil untuk menyelesaikan masalah matematik.
Penyelidikan yang diketuai oleh seorang ayah dan anak lelaki adalah rangsangan untuk biocomputing, yang menjanjikan peranti yang menangani tugas-tugas yang rumit dan menggunakan tenaga kurang daripada mesin elektrik. "Ini bukan persoalan membuat komputer lebih cepat, " kata Dan Nicolau Jr, pengarang utama kajian baru, yang memperolehi PhD dalam bidang matematik matematik di Oxford. "Ini masalah menyelesaikan masalah komputer tidak dapat menyelesaikannya sama sekali."
Ambil pecah kod, yang boleh melibatkan menyaring trillions gabungan untuk mencapai satu penyelesaian yang betul. Mungkin menghairankan, komputer kerangka utama tidak begitu baik untuk menyelesaikan masalah seperti itu kerana mereka cenderung bekerja secara linear, membuat perhitungan dalam satu urutan pada satu masa. Pemprosesan selari-mencuba pelbagai penyelesaian yang mungkin pada masa yang sama-adalah pertaruhan yang lebih baik.
Di manakah percubaan baru itu datang. Selama bertahun-tahun, Dan Nicolau Sr., ketua penyelidikan bio di McGill University di Montreal, telah mengkaji pergerakan protein sitoskeletal, yang membantu memberikan sel-sel struktur mereka. Sekitar tahun 2002, anaknya, kemudian seorang sarjana, sedang memikirkan bagaimana tikus-tikus dan semut di dalam memburu menyelesaikan masalah. Bolehkah protein yang diterajui oleh ayahnya juga diletakkan untuk menyelesaikan masalah teka-teki?
Untuk menguji soalan, mereka mula-mula menterjemahkannya ke dalam bentuk yang boleh bertindak balas oleh protein. Oleh itu, penyelidik memilih masalah matematik, merancangnya sebagai graf dan kemudian menukar graf tersebut menjadi sejenis maze mikroskopik, yang terukir ke cip silika satu inci persegi. "Kemudian anda membiarkan rangkaian itu diterokai oleh ejen-lebih cepat, lebih kecil, lebih baik-dan lihat di mana mereka keluar, " kata Nicolau Sr. Dalam kes ini, agen-agen itu adalah filamen protein sitoskeletal dari otot kelinci (dan ada yang ditanam di dalam makmal), dan mereka "meneroka" pelbagai penyelesaian labirin, seperti orang ramai yang mencari jalan keluar. Sementara itu, protein-protein berliku mengambil tenaga daripada pecahan ATP, molekul yang melepaskan tenaga yang menguasai sel-sel, dan "jawapan" muncul dari menonton di mana protein-protein itu melarikan diri, kemudian melangkah semula langkah mereka.
Biokomputer eksperimen ini tidak dapat mengungguli mesin elektronik, dan ia direka untuk menyelesaikan hanya satu masalah. Tetapi para penyelidik berpendapat konsep ini dapat ditingkatkan untuk suatu hari untuk mengatasi cabaran-cabaran yang pada masa ini memakan komputer konvensional, menggunakan "ribuan kali kurang kuasa setiap perhitungan, " kata Nicolau Jr. Kriptografi, reka bentuk dadah dan jalur litar semua menimbulkan cabaran matematik besar yang hanya mengemis untuk pemproses sejajar semulajadi. Dan sebagai Nicolau Jr berkata, "Kehidupan melakukan perkara-perkara yang lebih efisien."
Langgan majalah Smithsonian sekarang hanya $ 12
Cerita ini adalah pilihan dari majalah Smithsonian edisi Mei
Beli
