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

Еще три вкусных продукта, которые помогут сжечь лишний жир Еще три вкусных продукта, которые помогут сжечь лишний жир

Здоровая и вкусная пища, которая способствует избавлению от лишнего веса

Популярная механика
«Косплей - это игра на публику» «Косплей - это игра на публику»

Косплей-дуэт Adelhaid и Faeryx

Мир Фантастики
Строительный материал из золы: химики создали экологичный метод утилизации отходов с тепловых электростанций Строительный материал из золы: химики создали экологичный метод утилизации отходов с тепловых электростанций

Один из наиболее экологичных способов утилизации отходов тепловых электростанций

ТехИнсайдер
Эмили Блант: “Мужчины хотят снимать фильмы о сильных женщинах” Эмили Блант: “Мужчины хотят снимать фильмы о сильных женщинах”

Эмили Блант — о новом проекте и о том, как совмещать личную жизнь и работу

Esquire
12 фраз, которые ни в коем случае нельзя говорить партнеру во время секса 12 фраз, которые ни в коем случае нельзя говорить партнеру во время секса

Список фраз, которые стоит избегать в постели

Psychologies
«У нее мерзкий характер»: Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей «У нее мерзкий характер»: Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей

Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей

Cosmopolitan
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Много прекрасного для тех, кто успел соскучиться по смокингам

GQ
Деньги на старость. Депутаты предложили увеличить пенсии в среднем на 6200 рублей Деньги на старость. Депутаты предложили увеличить пенсии в среднем на 6200 рублей

Правительство России не поддержало законопроект, предусматривающий рост пенсий

Forbes
«Мария Магдалина»: евангельский фильм с женщиной в главной роли «Мария Магдалина»: евангельский фильм с женщиной в главной роли

Рецензия на фильм "Мария Магдалина"

Esquire
Маркус Хинтерхойзер: музыка страсти Маркус Хинтерхойзер: музыка страсти

Одна из характерных примет нашего времени – оперный бум

СНОБ
«Я жалею, что не сделала грудь раньше»: личный опыт мамы двоих детей «Я жалею, что не сделала грудь раньше»: личный опыт мамы двоих детей

10 шагов к красивой груди

Cosmopolitan
На те же грабли На те же грабли

Нужно ли давать второй шанс отношениям со своим бывшим мужчиной

Лиза
Ад, который всегда с тобой: как живут люди весом в 300 килограмм Ад, который всегда с тобой: как живут люди весом в 300 килограмм

Им предстоит сбросить вес, чтобы не умереть

Cosmopolitan
Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Олег Табаков. Вспоминая маэстро Олег Табаков. Вспоминая маэстро

Олег Павлович Табаков – народный артист во всех смыслах

Лиза
Мавр сделал свое дело Мавр сделал свое дело

Карл Маркс принес в жертву придуманному им «призраку коммунизма» все, что мог

GALA Биография
Шарлто Копли: наемник из «Опасного бизнеса» — о насилии, религии и движении за права женщин Шарлто Копли: наемник из «Опасного бизнеса» — о насилии, религии и движении за права женщин

Актер Шарлто Копли о насилии, духовном пути и движении за права женщин

Maxim
Карта, деньги, «Винзавод»: стал ли арт-кластер супругов Троценко успешным бизнес-проектом Карта, деньги, «Винзавод»: стал ли арт-кластер супругов Троценко успешным бизнес-проектом

Как частный центр современного искусства Москвы зарабатывает на искусстве

Forbes
Индийская кухня Индийская кухня

Индийская кухня: яркая, очень пряная и чаще всего вегетарианская

9 месяцев
Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки

Удается ли вам спать достаточное количество часов?

Psychologies
Subaru Impreza Subaru Impreza

Impreza на отечественном рынке окончательно сдулась и покинула прилавки

АвтоМир
Как изменилась личная жизнь резидентов Comedy Club за 13 лет шоу Как изменилась личная жизнь резидентов Comedy Club за 13 лет шоу

Что изменилось в личной жизни артистов за годы существования Comedy Club?

Cosmopolitan
Во Вселенной не хватает фосфора для зарождения жизни Во Вселенной не хватает фосфора для зарождения жизни

Фосфор может встречаться в космосе реже, чем считалось ранее

Популярная механика
Новое рождение: надолго ли сланцевая революция продлила век нефти Новое рождение: надолго ли сланцевая революция продлила век нефти

Современная нефтянка — это высокотехнологичная индустрия

Forbes
На уровне Венесуэлы. Россия поднялась в мировом рейтинге гражданств На уровне Венесуэлы. Россия поднялась в мировом рейтинге гражданств

Аналитики обнаружили рост привлекательности российского гражданства

Forbes
Мохнатый шмель на душистый хмель Мохнатый шмель на душистый хмель

Может ли шмель стать вашим другом?

GEO
Как компания Volvo проводит краш-тесты Как компания Volvo проводит краш-тесты

Кузов – это сложнейший и, пожалуй, самый недооцененный механизм автомобиля

Популярная механика
Самая дорогая еда в мире Самая дорогая еда в мире

Подборка самой дорогой еды в мире. Но вот самая ли она вкусная?

Cosmopolitan
Бомбическая история: ядерные взрывы в сознании японцев и другие выставки фотобиеннале Бомбическая история: ядерные взрывы в сознании японцев и другие выставки фотобиеннале

Что смотреть на московской Фотобиеннале-2018

Forbes
Мы – то, что мы пьем? Мы – то, что мы пьем?

Что на самом деле нужно пить и в каких количествах

Домашний Очаг
Открыть в приложении