Перспектива развития ДНК-компьютеров

Популярная механикаHi-Tech

На что будут способны ДНК-компьютеры будущего?

Согласно прогнозу агентства IDC, к 2020 году объем данных, созданных и сохраненных человечеством, достигнет 40 000 эксабайт. Это 40 трлн гигабайт, или 5200 гигабайт на душу населения. Для хранения всей этой информации было бы достаточно менее 100 г ДНК. Сей факт заставляет искренне верить в перспективу развития ДНК-компьютеров.

Сергей Апресов Александр Макаров

Упаковка равных по массе контейнеров, поиск кратчайшего маршрута между несколькими пунктами назначения, расшифровка закодированных данных — что может быть общего у этих задач? Ответ прост — они слишком сложны для современных компьютеров.

Классическим примером может служить старинная задача о Кенигсбергских мостах, в которой спрашивалось, как пройти по всем семи мостам города, не пройдя ни по одному из них дважды. Впервые задача была решена в 1736 году великим Леонардом Эйлером, который родился в Швейцарии, но практически полжизни жил и работал в России, в Петербургской академии наук. Эйлер хорошо знал русский язык и многие свои труды публиковал на русском.

Работы Эйлера заложили основы теории графов, позволяющей формализовать подобные задачи. Точки маршрута (берега) в ней называются вершинами графа, переходы между вершинами (мосты) — ребрами. Каждое ребро имеет вес, характеризующий сложность данного перехода (расстояние, которое необходимо пройти). Эйлер выяснил, что пройти по каждому мосту Кенигсберга лишь по одному разу невозможно. Но это не отменяет другой, более важной задачи: как обойти все мосты города кратчайшим путем (задача коммивояжера)? Сложность этой и подобных задач заключается в том, что на сегодняшний день не существует ни одного известного алгоритма их решения, кроме полного перебора вариантов. В каждой последующей вершине графа задача распадается на множество аналогичных задач, и количество возможных решений возрастает экспоненциально.

В современных лабораториях процесс создания коротких фрагментов ДНК с заданным кодом полностью автоматизирован. Небольшие научные группы, которые не могут позволить себе собственный синтезатор, заказывают олигонуклеотиды у коммерческих фирм.

В основе кремниевых компьютеров лежит последовательный принцип решения задач. Один за другим компьютер складывает возможные маршруты, проверяет их соответствие условиям задачи, вычисляет их длину, сравнивает результаты и выявляет кратчайший путь. Для решения задачи с 30 мостами наиболее прямолинейным способом, именуемым методом лексического перебора, понадобилось бы время большее, чем возраст Вселенной.

К счастью, существуют алгоритмы, позволяющие кремниевым компьютерам решать относительно сложные комбинаторные задачи за приемлемое время. Но есть и другой путь — вычисления с высокой параллельностью, позволяющие анализировать все возможные решения задачи одновременно. Именно этим и займутся будущие ДНК-компьютеры.

Дезоксирибонуклеиновая кислота

Биоавтомат

Интересно, что создатель первого ДНК-компьютера Леонард Адлеман известен прежде всего как выдающийся криптограф. В названии алгоритма шифрования RSA, без которого немыслимы мировые финансы, третья буква обозначает именно его фамилию (Rivest — Shamir — Adleman).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Это и правда мигрень? Это и правда мигрень?

По разным данным от мигрени страдают 11–25% женщин и 4–10% мужчин

Домашний Очаг
Идея! Развлечься в аэропорту Идея! Развлечься в аэропорту

Когда десятый час ждешь пересадки в аэропорту, хочется даже поработать

Maxim
Саргсян хотел поиграть в армянского Путина Саргсян хотел поиграть в армянского Путина

Как теперь будут развиваться российско-армянские отношения

СНОБ
За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S

Купе, которому удалось пробиться сквозь все бюрократические преграды

Популярная механика
Бедный народ. Медведев не нашел денег на повышение МРОТ до 20 000 рублей Бедный народ. Медведев не нашел денег на повышение МРОТ до 20 000 рублей

Дмитрий Медведев очередной раз констатировал отсутствие денег в бюджете

Forbes
Дедушка «Звездных войн»: как Циолковский, сидя в кресле, Вселенную покорял Дедушка «Звездных войн»: как Циолковский, сидя в кресле, Вселенную покорял

Истинный гений стал великим освоителем Вселенной, не покидая своего кресла

Maxim
199-летний попугай и 9 других долгожителей животного мира 199-летний попугай и 9 других долгожителей животного мира

Перед вами 10 животных, проживших невероятно долгие годы

Популярная механика
Хорошие жены. Самые богатые женщины России в списке Forbes Хорошие жены. Самые богатые женщины России в списке Forbes

6 женщин оказались в этом году в рейтинге 200 богатейших предпринимателей России

Forbes
Караоке поколения Z: откуда к нам пришла эта забава и какой она стала сегодня Караоке поколения Z: откуда к нам пришла эта забава и какой она стала сегодня

Караоке мгновенно покорило сердца всех, кто был неравнодушен к музыке

Cosmopolitan
Лучшие шутки о массовых акциях против Сержа Саргсяна в Ереване Лучшие шутки о массовых акциях против Сержа Саргсяна в Ереване

Шутки на грани мрачного сарказма и радости за бывших соотечественников

Maxim
Какое будущее ждет Голливуд и почему победа останется за Netflix Какое будущее ждет Голливуд и почему победа останется за Netflix

Стриминг-гигант забирает лучшие проекты именитых режиссеров

Esquire
10 шведских автомобилей, о которых вы ничего не знали 10 шведских автомобилей, о которых вы ничего не знали

Шведский автопром кроме «Вольво», «Сааб» и «Скания»

Популярная механика
Девичьи грезы: 22 богатейших холостяка в рейтинге Forbes Девичьи грезы: 22 богатейших холостяка в рейтинге Forbes

Кто из списка самых богатых бизнесменов России не связан узами брака

Forbes
Без права голоса. Как быть успешной в бизнесе и оставаться женщиной Без права голоса. Как быть успешной в бизнесе и оставаться женщиной

Как повысить самооценку и не бояться соревноваться с мужчинами

Forbes
Верхом на единороге. Основатель Revolut Николай Сторонский может попасть в рейтинг Forbes Верхом на единороге. Основатель Revolut Николай Сторонский может попасть в рейтинг Forbes

Британский финтех-стартап с русскими корнями Revolut и его успех

Forbes
Со знаком плюс Со знаком плюс

Как извлечь выгоду из недостатков

Cosmopolitan
Как работает атомная бомба Как работает атомная бомба

О современном ядерном оружии ходит много мифов

Популярная механика
Я разная, как и любой человек Я разная, как и любой человек

Пелагея не умеет скучать и категорически не позволяет этого делать своим близким

Добрые советы
Дым сигарет с метанолом: новички в рейтинге Forbes Дым сигарет с метанолом: новички в рейтинге Forbes

Рейтинг богатейших людей России пополнился

Forbes
Аппарат Gaia может быть использован для поиска внеземных цивилизаций Аппарат Gaia может быть использован для поиска внеземных цивилизаций

Недавно астрономы составили самую подробную карту Млечного Пути

Популярная механика
Режим тишины. Почему иностранные банки заморозили рост своего бизнеса в России Режим тишины. Почему иностранные банки заморозили рост своего бизнеса в России

Иностранные банки перестали интересоваться корпоративными кредитами и розницей

Forbes
Шеф-повар Ренцо Гарибальди о мясных блюдах в России Шеф-повар Ренцо Гарибальди о мясных блюдах в России

Ренцо рассказал нам обо всех тонкостях своей профессии

Cosmopolitan
Ставка на глобализацию. Зачем нужны акции Apple на Московской бирже Ставка на глобализацию. Зачем нужны акции Apple на Московской бирже

Запуск торгов иностранными бумагами на Московской бирже

Forbes
Если б я был султан: как живут многоженцы в США Если б я был султан: как живут многоженцы в США

Американским традициям чужда полигамия, однако некоторые мужчины ее выбирают

Cosmopolitan
Карусель смерти: пулемет Гатлинга Карусель смерти: пулемет Гатлинга

С момента появления огнестрела люди озаботились повышением его скорострельности

Популярная механика
Камуфляж: для чего он предназначен и как работает Камуфляж: для чего он предназначен и как работает

Камуфляж не всегда ставит своей целью полную маскировку

Популярная механика
Пагубное влияние. В каких случаях от личного бренда больше вреда, чем пользы Пагубное влияние. В каких случаях от личного бренда больше вреда, чем пользы

Узнаваемое лицо вызывает больше доверия к продукту. Чем это вредно

Forbes
Сироп агавы вместо сахара и другие секреты для тех, кто на диете Сироп агавы вместо сахара и другие секреты для тех, кто на диете

Cидеть на диете – это ужасно скучно

Cosmopolitan
Безопасный город. Почему жители надежнее видеокамер во дворах Безопасный город. Почему жители надежнее видеокамер во дворах

Влюбить человека в место обходится дешевле, чем убирать мусор

Forbes
Пожизненный купон. Стоит ли инвестировать в «вечные» бонды Россельхозбанка Пожизненный купон. Стоит ли инвестировать в «вечные» бонды Россельхозбанка

18 апреля Россельхозбанк планирует разместить «вечные» бонды на 15 млрд рублей

Forbes
Открыть в приложении