Науковці створили біокомп’ютер на бактеріях для складних обчислень
Міжнародна команда науковців створює біокомп’ютер із бактеріями для паралельного пошуку розв’язків складних задач.
Міжнародна група науковців, до якої увійшли дослідники Університету Макгілла в Монреалі, розробляє біокомп’ютер, що використовує живі бактерії для обробки інформації та пошуку розв’язків складних математичних задач. Про результати роботи, оприлюднені 3 листопада, повідомляє CNET.
Дослідження, над яким команда працювала 20 років, об’єднало біологію, інформатику та інженерію. Науковці вважають, що така система може допомогти із завданнями, для яких звичайним комп’ютерам потрібні значні обсяги оперативної пам’яті. Результати дослідження раніше були опубліковані в журналі Nature.
Бактерії у мережі тунелів
Для обчислень дослідники використали бактерії Escherichia coli та Vibrio natriegens. E. coli обрали через її передбачуваний і вимірюваний рух у рідині, а V. natriegens — через здатність швидко розмножуватися.
Систему випробували на задачі про суму підмножини, складність якої різко зростає зі збільшенням кількості вхідних даних. Дослідники перетворили математичну задачу на граф із гілками, де кожна з них відповідала можливій комбінації вхідних параметрів. Потім вони створили мікроскопічну фізичну структуру з мережею тунелів, що повторювала цей граф.
Паралельний пошук розв’язків
Бактерії рухалися тунелями та одночасно досліджували багато можливих маршрутів. Кожна розвилка означала точку ухвалення рішення, а кожен маршрут відповідав потенційному розв’язанню. Хоча бактерії працюють повільніше за цифрові процесори, вони можуть перевіряти варіанти паралельно. Їхнє розмноження всередині системи також збільшує кількість таких біологічних обчислювальних одиниць.
Команда застосувала автоматизований аналіз зображень, щоб відстежувати рух бактерій правильними маршрутами та визначати шляхи, які відповідали обмеженням задачі. Температуру регулювали для запобігання надмірному скупченню бактерій у тунелях.
Старший автор роботи, професор біоінженерії Університету Макгілла Ден Ніколау, зазначив, що послідовні електронні комп’ютери не призначені для розв’язання дерев рішень. За його словами, для запуску відеогри на новій системі знадобився б дуже великий біокомп’ютер, оскільки бактерії є повільними процесорами.
