ДНК-компьютеры будущего
Согласно прогнозу агентства IDC, к 2020 году объем данных, созданных и сохраненных человечеством, достигнет 40000 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. 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 науч-ные 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.
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).
В 1994 году Адлеман повторил опыт Эйлера, предложив собственное решение задачи коммивояжера для графа с семью вершинами. В этом ему помог не привычный кусок кремния, а несколько пробирок, каждая из которых содержала миллиарды миллиардов молекул ДНК — биологических нанокомпьютеров. Еще в далеком 1953 году нобелевские лауреаты Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон и Морис Уилкинс, расшифровавшие структуру ДНК, сравнивали эту молекулу с машиной Тьюринга, гипотетическим предвестником современных процессоров.
Двойная спираль ДНК — это не что иное, как программный код, общий для всех живых организмов на Земле. По простоте и универсальности он стоит на одной ступени с машинным двоичным кодом.
Напомним, что ДНК представляет собой две спирали, соединенные между собой парами азотистых оснований. Спирали — это гигантские макромолекулы, состоящие из дезоксирибозы и фосфатных групп. Если провести аналогию с машиной Тьюринга, спираль — это перфолента, на которой записан программный код.
Код состоит из четырех букв, обозначающих азотистые основания: А — аденин, Т — тимин, С — цитозин и G — гуанин. Азотистые основания двух соседних спиралей притягиваются друг к другу, причем аденин соединяется только с тимином, а цитозин — с гуанином. Благодаря азотистым основаниям две спирали, являющиеся зеркальным отображением друг друга, соединяются в одну молекулу ДНК.
ДНК в живом организме постоянно тиражируется с помощью молекулярных машин — энзимов. Хеликазы расщепляют двойную спираль на две комплементарные спирали. Полимераза, двигаясь вдоль одинарной спирали, выстраивает ее «зеркальную» копию. Такая копия называется дополнением Уотсона-Крика.
Принципиальная схема работы вычислительных блоков ДНК. В таком виде граф задачи был представлен в работе Леонарда Адлемана. Как видно из графа, для работы ДНК-компьютера ученому пришлось секвенировать 20 олигонуклеотидов, 7 из которых представляют вершины и 13 — ребра.
Абстрактная вычислительная машина, описанная в 1936 году Аланом Тьюрингом, представляла собой бесконечную ленту, поделенную на кадры с входящими данными, и управляющее устройство, движущееся вдоль ленты, считывающее данные и изменяющее свое состояние согласно некому внутреннему алгоритму. Чем не ДНК и полимераза?
Суп из кубиков LEGO
Чтобы решить задачу для графа с семью вершинами, Адлеман использовал простейший экстенсивный алгоритм: сгенерировать все возможные маршруты; исключить все пути, которые не проходят через заданные начальную и конечную точки; исключить все пути, которые проходят более семи вершин; исключить все пути, которые проходят более одного раза через одну вершину. ДНК-компьютер чем-то напоминает конструктор LEGO. Представьте себе, что есть кубики, обозначающие вершины графа, и перемычки, способные соединять вершины в цепочки любой длины.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - ...
Последние аномальные новости

Водные миры оказались не такими уж редкими

За конспирологию начали убивать

Загадочные атмосферные явления снял астроном-любитель

Инопланетяне следят за бывшим директором ЦРУ

Какая порция углеводов способствует долголетию

Кем был Джек-потрошитель

Кольцеобразный НЛО над Бразилией

Кто создал Вселенную. Случай или сверхъестественные силы

Легенды о снежном человеке

Надвигается нечто очень зловещее

Найден предполагаемый космодром кыштымского карлика

Несколько НЛО пролетели над Ростовом

НЛО в небе над Нововеличковской

НЛО исчез прямо на его глазах очевидца

Новый рекорд по сборке кубиков Рубика под водой

Почему байки об йети никогда не исчезнут

Сатанисты привезли идола Бафомета законодателям Арканзаса

Странные формы жизни нашли в химиотрассах

Тюрьма с привидениями выставлена на продажу

Чупакабра террорезирует жителей деревни Деревная

Врата Рая открылись над Китаем

Выявлены продлевающие жизнь препараты

Инопланетян допрашивали и пытали в тайных тюрьмах

Казахстанская Ванга Вера Лион

Как мало мы еще знаем о нашем мозге

Когда в России станет возможным редактирование генов

Маг-целитель Максим Никитин

Медиум Виталий Рожков

Минипиг вырос в огромную свинью

Мужчины и женщины видят мир по-разному

Обломки упавшего НЛО нашли под Саратовом

Обнаружены признаки существования иной Вселенной

Призрак позвонил в 911 штата Колорадо

Рассказы тех, кто вернулся с того света

Таинственная незнакомка вручила японцу миллион

Тайные послания на этикетках от одежды

Три зеленых НЛО пролетели над озером в Канаде

Турист заблудился в лесу и шесть дней питался пчелами

Эзотерик Самир Али

Ясновидящая Байба Тарахнова

Посетите он-лайн казино Вулкан

Надежное интернет-казино Вулкан

Мир развлечений и азарта стал доступен каждому

Каждому игроку хотелось бы найти идеальное казино

Где обитает самый известный призрак Кубани

Гигантский треугольный НЛО на Луне

Дети подвержены влиянию со стороны роботов

Дети-индиго рождают все чаще

Женщина 28 лет жила с линзой в глазу

Как США искали Гитлера в Антарктиде

Космические войска США скопировали советскую разработку

Летающая тарелка на автомагистрали рассмешила водителей

Мальчик-индиго предсказал приземление НЛО в Австралии

Мать успокаивала ребенка сигаретами

Мужчина съел 87 гвоздей после ссоры с девушкой

Найден способ предсказать продолжительность жизни

Найдены корни легенды об Атлантиде

Наше будущее. Расплавленные города

Открыли экзопланету с железными облаками

Отсрочить смерть можно, загрузив сознание человека в компьютер

Охранник столкнулся с чупакаброй в Аргентине

Продолжаются поиски НЛО потерпевшего крушение у Кыштыма

Пульсирующий НЛО завис над Мехико

Разоблачение терактов 11 сентября 2001

Робота научили копировать мимику человека

Россия выступила против запрета роботов-убийц

Самые полезные овощи для продления жизни

Серьезных различий между экзопланетами и Землей нет

Средневековый монах предсказал когда взорвется Йеллоустоун

Таинственный русский спутник напугал США

Толстый веган перешел на мясо и похудел

Уфологи заподозрили НАСА в подготовке к сражению с Нибиру

Человечество может случайно объявить войну инопланетянам

Эксперт оценил шансы падения Нибиру на Землю

Игровые автоматы в казино Делюкс

Азартный отдых с игровыми слотами 777

Каждый игрок хотел бы стать обладателем джек-пота в казино Вулкан

Казино Вулкан в сети

Высотные течения атмосфер экзопланет скрывают жизнь

Где могла находиться мифическая Атлантида

Жуткие легенды вокруг заброшенного Адского города

Загадочный Бледный ползун

Загадочный кокон в квартире американца

Земля стала в два раза больше со времен динозавров

Камень, который спас жизнь мужчине, продается за 10 млн рублей

Кракен с сотнями щупалец выпущен на волю

Морское чудовище выбросило на берег Камчатки

Мужчина стал похож на ребенка из-за редкой болезни

НЛО взорвался над Турцией

Огромные ноги оставили мужчину без работы

Понять язык инопланетян помогут дети

Призрачную фигуру сняла камера наблюдения

Секретные исследования экзотических НЛО

Среди нас живут тысячи инопланетян

Три НЛО создают пыльную бурю на Луне

Ужасы спиритической доски Уиджа

Ученые пришли к выводу, что мы живем в матрице

Экзопланета Кеплер 452b стала самым вероятным кандидатом на наличие жизни

Время течет назад во время гамма-вспышек

Вулканы - базы инопланетян

Дальнодействующий нейтронный луч получили в США

Журналист разоблачил мифы о кругах на филиппинских полях

Загадочная сущность над Тайванем

Загадочное место с мегалитом в воркутинской тундре

Золотой секрет аргонавтов

Инопланетян планируют привлечь музыкой

Инопланетяне устроят Апокалипсис на Земле

Истории похищенных инопланетянами людей

Космическая череп-скала возвращается

На поиски Гипербореи отправилась экспедиция

Найден способ предсказать смерть

Начинается чистка человечества

Нибиру и Землю населяют гуманоиды

НЛО пытался спрятаться за облаками

Обнаружен природный антигравитационный двигатель

Политологи объявили войну конспирологам

Привидение на фоне Тинтернского аббатства

Призрак женщины в черной кожаной тужурке

Призрак молодой танцовщицы Варвары

Призрак несчастного старика в длинном пальто

Призрак пересёк дорогу сквозь ряд движущихся машин

Призраки дома правительства на Берсеневской набережной

Пришельцы живут среди людей и сотрудничают с военными

Семейные тайны Христа

Соя проросла в спине живой крысы

Средневековое пророчество Ватикана

Эксперименты над пришельцами в Зоне 51 придумал Голливуд

Эксперт расскрыл тайну загадочной базы в пустыне Гоби

Апокалиптическая программа предсказала конец Цивилизации

Банк с девушкой-привидением в Алматы

Безумное здание-корзина в Огайо

Бигфута сняли в лесу

Ветка в лесу бесконечно качается сама по себе

Где находятся самые аномальные зоны Беларуси

Дом-унитаз в Южной Корее

Жуткие дома НЛО на Тайвани

Жуткие места в Алматы

Забавный перевернутый дом в Польше

Загадочный каменный дом в Португалии

Здание-чайник в Китае

Камни, из которых мы продолжаем высекать древнюю историю

Колдун убил семью за кражу своих способностей

Кривой Дом в Польше

Мистика заброшенного дома в Алматы

Мужчина после инсульта стал художником и заговорил на необычном языке

Мужчина с собакой бесследно пропали в крошечном поселке

Музыкальный дом в Китае

Народные средства, эффективность которых доказала наука

Необычное строение в Ниагара-Фолс

НЛО попал в выпуск новостей Канзаса

Пришелец-оракул предсказал человечеству его будущее

Статуя Девы Марии заплакала кровью

Стоунхендж находится на дне псковского озера Сенница

Тайна хрустальных черепов

Удивительная центральная библиотека Канзас-Сити

Участилось появление странных геометрических фигур в небе

Цивилизация острова Пасхи не исчезла в результате войны

Чупакабра жутко воет по ночам в Копейске

Базу инопланетян заметили на Марсе

Григорий Распутин. Святой чёрт

Душа покидает тело больного

Жителей Белгорода напугал НЛО

Зона 51 отбирает пилота для секретных заданий

Компьютерами Intel можно удаленно управлять

Лик Богородицы в древнем городище

Морское чудовище заметили в Англии

Призрак в чайной Перта

Призрак на железнодорожном переезде Техаса

Призрак на утесе Корробори

Призрак наведался в спальную

Призрак ресторана в Западном Йоркшире

Призрак снялся за компанию

Призрака сняли в заброшенном кинотеатре Ноттингема

Призрачная дама подсела к застолью

Призрачная дама смотрит на внука

Призрачная девочка в поезде из фильма Гарри Поттер

Призрачная леди из Рейнхэм Холла

Призрачная старушка в окне

Призрачные ноги самурая

Призрачный монах-верзила в Северном Йоркшире

Призрачный поклонник бабушки

С компьютера убитого уфолога удалили все файлы

Секс-роботов стали продавать по всему миру

Серые пришли ко мне ночью и показали моего сына

Солнечная система заперта в коконе

Странные огни в небе Тулы

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика