Kompaktní biologický superpočítač

7. březen 2016

Mezinárodní tým odborníků z Kanady, Velké Británie, Německa, Švédska a Nizozemí vyvinul prototyp paralelního a energeticky efektivního biopočítače, který má zhruba rozměr notebooku nebo knihy.

Tento zvláštní typ počítače přitom využívá známých vlastností některých biologických a biochemických struktur. K řešení určitého typu matematických problémů na tomto biopočítači je pak třeba relativně velmi málo energie. Jde jen asi o jednu setinu energie, obvykle potřebné pro podobné matematické výpočty, prováděné na elektronických počítačích.

Jádrem prototypu biopočítače je malý mikročip o ploše 1,5 čtverečního centimetru, uvnitř kterého pracují mechanické molekulární motory na bázi organických sloučenin myosinu a kinesinu. Díky jejich činnosti jsou uvnitř živých buněk po stanovených drahách jako po dálnicích posunována připojená proteinová vlákna na bázi aktinu.

Zatímco v elektronických počítačích se vlivem elektrických sil a elektrické energie pohybují elektricky nabité částice - elektrony, v tomto biopočítači je pohyb proteinových vláken vytvořených z aktinu umožněn díky dodávkám energie biochemické.

Nosičem této formy energie je zde organická sloučenina zvaná adenosin trifosfát (ATP), stejně jako v živých organismech. Příslušné výpočty se v rámci čipu přitom odehrávají na více místech současně a jde tedy o velmi rychlý paralelní způsob zpracování dat, byť se vědcům zatím povedlo spustit na biologickém superpočítači jen velmi specifický typ úloh.

Pohyb proteinů v síti nanoskopických cest a kanálků se přitom podobá velmi zmenšenému plánu husté pouliční sítě v nějakém po dopravní stránce rušném městě, včetně pohybu různě velkých aut s různými motory.

Po jednoúčelových biopočítačích současného typu chtějí vědci vytvořit počítače mnohem komplexnější a univerzálnější. Např. se snaží cestou kombinace biočipů a klasických čipů elektronických vytvořit jistý druh hybridního počítače.

Na mezinárodní spolupráci ohledně vývoje paralelního biologického superpočítače se podíleli mj. kanadští vědci z McGillovy University (vedení profesorem Danem Nicolauem starším), švédští odborníci z Univerzity v Lundu a němečtí vědci z Technické univerzity v Drážďanech. Výsledky své více než sedmileté práce publikovali ve věstníku Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Zdroje: ScienceDaily 1, ScienceDaily 2, CBC News, Futurism, Nanowerk, EurekAlert, PNAS

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio