На что будут способны ДНК-компьютеры будущего?

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

Найдена связь между коронавирусом и психозом Найдена связь между коронавирусом и психозом

Как вирусы и инфекции могут влиять на наш разум

Популярная механика
Баварская порода: тест BMW X3 20d Баварская порода: тест BMW X3 20d

Новый X3 поколения G01 стал первым кроссовером марки BMW на платформе CLAR

Популярная механика
Ноутбуки Apple могут перейти на процессоры от смартфонов Ноутбуки Apple могут перейти на процессоры от смартфонов

"Яблочные" ноутбуки станут еще выносливее

Популярная механика
Кинетические скульптуры Чарли-Анн Кобдак Кинетические скульптуры Чарли-Анн Кобдак

У машин Чарли-Анн есть сюжет – как он бывает в фильмах и книгах.

Популярная механика
Cтратегия травинки в шторме: как не сойти с ума посреди апокалипсиса Cтратегия травинки в шторме: как не сойти с ума посреди апокалипсиса

Как сохранить внутреннюю стабильность и адекватность посреди этого безумия

Forbes
В космос из гаража В космос из гаража

Космические стартапы делают ставку на легкие ракеты и производство в регионах

РБК
Состояние российских миллиардеров резко снижается на фоне новых санкций Состояние российских миллиардеров резко снижается на фоне новых санкций

США ввели санкции против семи российских бизнесменов из списка Forbes

Forbes
Люди и звери со двора объедков Люди и звери со двора объедков

Я очень люблю животных и птиц. Но не люблю свинство

Psychologies
Свой среди чужих: как победить страхи и стать успешной Свой среди чужих: как победить страхи и стать успешной

Пять советов, которые помогут вам стать востребованным профессионалом

Forbes
Ангел на сценах Москвы и Петербурга. О фестивале Юна Фоссе Ангел на сценах Москвы и Петербурга. О фестивале Юна Фоссе

Фестиваль Юна Фоссе, известного норвежского драматурга и писателя

СНОБ
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
Как справиться с выгоранием: 6 советов психолога Как справиться с выгоранием: 6 советов психолога

Выгорание может возникнуть и в семейной жизни, и даже в творчестве

Psychologies
«Я все бросил и уехал» «Я все бросил и уехал»

Андрей Кайдановский вернулся в Москву и поставил в Театре на Таганке спектакль

Добрые советы
Переехали! Переехали!

Как российские специалисты работают в NASA

РБК
«Ломай его полностью!»: как устроены рестлинг бои в России «Ломай его полностью!»: как устроены рестлинг бои в России

Почти каждый месяц нижегородский рестлинг клуб Gorky City Wrestling проводит бои

Esquire
Корпорация «Юдашкин» Корпорация «Юдашкин»

Как устроен бизнес главного российского кутюрье

РБК
Три японских секрета стройности Три японских секрета стройности

Что делает рациону жителей Страны восходящего солнца таким исключительным?

Psychologies
Носите тренчи, как у героинь стритстайла Носите тренчи, как у героинь стритстайла

Все секреты героинь стритстайла и в каких тренчах ходить этой весной

Vogue
Россия без олигархов. Что означают новые санкции США для наших миллиардеров Россия без олигархов. Что означают новые санкции США для наших миллиардеров

Послание Минфина США вполне понятно

Forbes
Приготовь мне барашка Приготовь мне барашка

Семь часов не напрасного ожидания

Огонёк
Деньги для всех. Почему люди обращаются за краткосрочными займами Деньги для всех. Почему люди обращаются за краткосрочными займами

Микрофинансовые организации выдают деньги всем подряд. Так ли это на самом деле?

Forbes
«Расслабьтесь и начните работать над собой» «Расслабьтесь и начните работать над собой»

Как вернуть себе целостность?

Psychologies
Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца

Первый в истории кругосветный полет на солнечной энергии

Forbes
Всегда быстрый: тест Audi RS 5 Coupe Всегда быстрый: тест Audi RS 5 Coupe

Audi RS 5 нового поколения стала гораздо быстрее и симпатичнее

Популярная механика
Google — крупнейший блокировщик рекламы Google — крупнейший блокировщик рекламы

Google Chrome блокирует рекламу. Но для индустрии рекламы это не оскорбление

CHIP
Возвращение «Индейца» Возвращение «Индейца»

Прошлое и настоящее мотоцикла Indian

Популярная механика
Тест Роршаха: картины психического здоровья Тест Роршаха: картины психического здоровья

В 1917 году психиатр Герман Роршах стал наносить пятна туши на карточки

National Geographic
От бабочек до сурков От бабочек до сурков

Какие бывают путешествия во времени

Мир Фантастики
Клоуны, жуки и алкоголики: 12 фильмов о пришельцах, которые должен посмотреть каждый инопланетянин Клоуны, жуки и алкоголики: 12 фильмов о пришельцах, которые должен посмотреть каждый инопланетянин

12 фильмов о том, как мы себе представляем контакт с братьями по разуму

СНОБ
Создатель Создатель

Сергей Ерошенко сам отбирает продукты, сам работает, и сам создает атмосферу

Cosmopolitan
Открыть в приложении