Одноразовые биокомпьютеры
Доброе время суток! Я уверен, что у вас есть компьютер 
Состоит он из нескольких кусочков кремния с ножками, и килограмма других компонентов, поддерживающих работу этих самых кусочков кремния. Но долгие годы, начиная с появления компьютера, ученые ломают головы и тратят бешеные деньги на разработку систем без использования кремния, на основе живых клеток - так называемых биокомпьютеров.Такие живые компьютеры, по их мнению, помогут решить вычислительные задачи, недоступные современным компьютерам, вне зависимости от их скорости и мощности.
Один из перспективных кандидатов на роль вычислительных элементов в компьютере - бактерия под странным названием E.coli. С ее помощью ученые создали концепт вычислительной системы, решающий классическую математическую головоломку, известную как Burnt Pancake Problem (известную нам как Ханойская Башня).
"Вычислительные возможности ДНК намного опережают способности других клеток, и если мы научимся использовать их в в своих прикладных целях, мы получим невероятный по мощности вычислительный комплекс", - слова руководителя исследований Кармелы Хайнес из университета Дэвидсона.
Суть головоломки состоит в следующем. Есть несколько дисков разного диаметра, нанизанные на стержень, положенные друг на друга по размеру (меньший сверху большего) - получается конус из дисков. Необходимо переложить диски на другой стержень, сохранив порядок их расположения (больший снизу) с использованием промежуточного стержня. Причем сделать это надоза минимальное число перекладываний.
Задача кажется простой, если в ней участвуют, скажем, 3 диска. Но если их число увеличивается до 6, количество вариантов решения составляет 46.080. Если же количество дисков 12, то количество возможных решений достигает 2 миллиардов!
Классические кремниевые компьютеры решают эту задачу "в лоб". Программа последовательно перебирает все варианты решения, находя самый оптимальный, что приводит к огромным потерям времени и неэффективности решения. В случае с биологическим компьютером множество перестановок происходит отдновременно, увеличивая скорость вычисления в разы.
В случае с бактерией E.coli вычисление происходит благодаря смене спиралей в коде ДНК с помощью особого протеина, генерируемого бактерией сальмонеллы и имплантированного в тело E.coli. Этот протеин (флагелин) действует подобно переключателю, защищающему бактерию при попадании в живой организм. При этом она приобретает устойчивость к антибиотикам, что позволяет выжить в теле хозяина.
Это свойство может быть использовано в живых компьютерах путем атаки бактерии с помощью специального антибиотика, заставляющего ее защищаться, меняя спирали ДНК E.Coli. Если бактерия при данной итерации пошла по неверному пути и наткнулась на тупиковый вариант решения, она погибает, не получив иммунитет. Тестовое задание состояло всего из двух дисков и решалось бовольно долго, но было успешно вычислено. Но принцип вычисления позволяет в данном случае увеличивать количество дисков до бесконечности, при этом скорость вычисления увеличивается линейно, а не экспоненциально, как в классических компьютерах.
Интересно получается.. Бактерию "заставляют" вычислять необходимые задачи, в противном случае она погибает. Это вроде как имитация естественного отбора, но цель его человек устанавливает сам. Задумка, безусловно, интересная. Получается, у вас есть миллиард одноразовых компьютеров, работающих один раз и одновременно. Если компьютер не находит верного варианта, он сгорает. В итоге работать останутся только те компьютеры, которые случайно пошли по верному пути
