DNA-arvutid saavad loogilise mõtlemise
Loe kommentaare (1)
13.08.2009 [06:39], 3dnews.ee
Nn biomolekulaarsed arvutid, mille põhikomponentideks on DNA ja teised bioloogilised molekulid, eksisteerivad tänapäeval vaid laborivariantides ning tavaarvutikasutajale pole nende kasutamisest mingit kasu. Sellest hoolimata leidsid Weizmann´i instituudis biokeemiale, arvutiteadustele ja rakendusmatemaatikale spetsialiseeruvad professori Ehud Shapiro labori tudengid Tom Ran ja Shai Kaplan viisi, kuidas muuta need mikroskoopilised bioarvutusseadmed "kasutajasõbralikemaks" isegi kompleksarvutuste ja keeruliste päringute töötlemisel.
Ehud Shapiro ja tema juhitud meeskond esitlesid esimest DNA-l põhinevat autonoomset programmeeritavat seadet 2001. aastal. Niivõrd mikroskoopiline seade (ühte veepiiska võiks mahtuda triljon selliseid seadmeid) võis täita selliseid ülesandeid nagu nullidest ja ühtedest koosneva nimekirja kontrollimine ühtede hulga vastavuse suhtes määratud arvule. 2004. aastal loodud uus versioon määras kindlaks vähirakkude olemasolu katseklaasis ja vabastas molekulid nende purustamiseks. Peale kütkestava perspektiivi viia sellistel tehnoloogiatel põhinevad seadmed inimese kehasse – nagu "mikroarstid", mis määravad kindlaks vigastatud koe asukoha ja tõkestavad haiguse levikut – saaksid biomolekulaarsed arvutid viia läbi miljoneid paralleelarvutusi.
Ehud Shapiro jutustab väljaandes Nature Nanotechnology hiljuti avaldatud artiklis biomolekulaarsete arvutite programmi arendusest, mis paneb neid loogiliselt "mõtlema". Täidetavad tehingud on äärmiselt lähedased kõigile tuntud loogikale, mille reeglid sõnastas Aristoteles juba enam kui 2000 aastat tagasi lihtsa ülesandena "kui… siis": "Kõik inimesed on surelikud. Sokrates on inimene. Järelikult on ta surelik." Kui arvutisse sisestatakse tingreegel "Kõik inimesed on surelikud" ja fakt "Sokrates on inimene", vastab biomasin korrektselt küsimusele: "Kas Sokrates on surelik?". Teadlaste meeskond läks edasi ja tõstis ülesande keerukust, mis sisaldas nüüd mitut reeglit ja fakti, ning DNA-arvutid tulid alati õigele järeldusele.
Samal ajal lõid töötajad kompilaatori ehk tarkvaramehhanismi kommunikatsiooniks kõrgtasemelise programmeerimiskeele ja DNA arvutuskoodi vahel. Kompileerimisel võidakse muuta päring näiteks selliseks :"Surelik(Sokrates)?" Vastuse väljaarvutamiseks kombineeris robotiseeritud süsteem reegleid, fakte ja päringuid esitatavaid DNA-niite ning neid kasutati vastavuste otsimiseks arvutuste hierarhilises protsessis. Vastus kodeeriti rohelise valgussignaalina: mõnedes niitides oli signaali sähvatuse bioloogiline versioon – loomulikult helendav fluoressentsmolekul, mida hoidis tagasi valgust varjav proteiin. Kui spetsiaalne ferment tõmbus õige "vastuse" poole, eemaldas ta "katte" ja lubas valgusel nähtav olla. Biomolekulaarseid andmebaase sisaldavad väikesed veepiisad andsid vastuseid väga keerulistele päringutele erinevate värvimarkerite kombinatsioonide kujul.
Oma rutiinsete eksperimentidega tegelevate teadlaste järjekordsel saavutusel võivad olla kaugele küündivad tagajärjed kogu intellektuaalarvutussüsteemide tööstusele, kuhu kuuluvad nii tänapäeva räniprotsessorid, kontseptuaalsed kvantarvutid kui ka iseõppivad tarkvaraalgoritmid. Kes teab, mida põhjustab kuskil vastavate tehnoloogiate liitekohal elus ja mitte mateeria konvergents, mis peaks muutma inimese elu lihtsamaks?
Teemakohased materjalid:
Allikas: 3DNews - Daily Digital Digest
uudise püsiaadress
|
|
