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
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
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 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - 19.06.2025 (990)
20.06.2025 - 07.08.2025 (990)
08.08.2025 - 26.09.2025 (1000)
27.09.2025 - 15.11.2025 (1000)
16.11.2025 - 09.01.2026 (1000)
10.01.2026 - 03.03.2026 (1000)
04.03.2026 - 22.04.2026 (1000)
23.04.2026 - 04.06.2026 (990)
05.06.2026 - 25.07.2026 (1000)
26.07.2026 - 13.09.2026 (1000)
14.09.2026 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Бывший чиновник Пентагона видел инопланетян

Високосные секунды решено отменить

Жёлтый император - пришелец со звезды Регул

Жуткую теневую фигуру сняли на крыше здания

Машина Tesla Roadster бросает вызов гравитации

Медитация поможет развить экстрасенсорные способности

Модернизация детекторов гравитационных волн

Мозги в пробирке научились читать шрифт Брайля

Намёки на самовзаимодействующую темную материю

Не пришельцы, а демоны

Неизвестный сигнал из пространства, где ничего нет

НЛО, инопланетяне и пришельцы

Первая классификация почвы Марса

Пленные инопланетяне умерли от голода

Программы по поиску выживших после крушения НЛО

Священник уверен, что НЛО и демоны близки по природе

Ужасающая правда о тематическом парке

Уфолог назвал бредом версию астронавта о НЛО

Черная дыра, блуждающая вдали от центра галактики

Ядерное противодействие астероидной угрозе

Аккумуляторы для возвращения человечества на Луну

Годовщина похищения в Паскагуле

Как Земля влияет на пространство-время

Как нам контролировать космическое пространство Земли

Как темная энергия меняется с течением времени

Как у Марса появились спутники

Коллекция документов проекта 'Звездные врата'

Компания Tesla представила летающий автомобиль

Мантия Земли дышала кислородом за миллиард лет до жизни

Медитация и симметрия наблюдателя и Вселенной

Насколько сильно сжимается Луна

Обнаружен самый быстро вращающийся астероид

Отклонения от предсказаний Стандартной модели

Планетные системы делятся на два отдельных семейства

Путешествие на Марс может обойтись слишком дорого

Реальная форма раскаленных атмосфер экзопланет

Спецназ убил рептилоидов в бою неподалёку от Зоны 51

Тела инопланетян обнаружены в Розуэлле

Удивительные истинные цвета белых карликов

Умирающее Солнце разорвет Солнечную систему

Аргументы против воскресения Иисуса

Бог подтвердил, что НЛО - демоны

Звездолет инопланетян, пролетающий мимо Солнца

Инопланетяне выжили после крушения в Розуэлле

Музей иллюзий в Сент-Луисе пугает пришельцами

НЛО длиной четыре километра пролетел около Солнца

Новый чип бросил вызов наследственной слепоте

Обнаружен вход в подземный город на Марсе

Образованные верующие чаще верят в магию

Призрак толкает детскую коляску в британском пабе

Прожорливые крысы портят Хэллоуин в Айдахо

Пророк судьбы, предсказавший Covid, предупреждает

Радикальная концепция сборного жилья

Самые высокие деревья на планете

Сегментированный НЛО над аэропортом Родоса

Телепатическое общение с инопланетянином

Треугольный НЛО над стоянкой для автофургонов

Часть выкупа за Ди Би Купера продается на аукционе

Чернобыльские собаки представляют угрозу

Шпионское ПО заражает устройства без единого клика

Амелия Эрхарт выжила в авиакатастрофе

Впервые нашли зеленую звезду

Гелий подтвердил теорию Большого взрыва

Гигантский красный спрайт появился над Италией

Десантные корабли инопланетян

Дом инсайдера посетили темные фигуры

Загадочный кратер в австралийской пустыне

Звездолет инопланетян пронесся мимо Солнца

Инопланетный след на британских угодьях

Инопланетяне нас обманывают

Множество звезд с атмосферной водой и метаном

Нашли два типа планетных систем с разной эволюцией

Период в истории жизни в океане Земли-снежка

Подводные тайны и поиск внеземных сигналов

Почему сообщения об НЛО продолжают поступать

Странный НЛО над мексиканским городом

США обнаружили тела инопланетян

Тела инопланетян были обнаружены в Розуэлле

То, что я увидела по ту сторону, изменило все

Я видел инопланетян собственными глазами

Астронавт утверждает, что НЛО - демоны

Вокруг нас существует невидимая реальность

Гигантский кратер в форме паука в Австралии

ИИ меняет маршруты паломников

ИИ-апокалипсис может пойти человечеству на пользу

Инопланетяне - демонические создания

Инсайдер НЛО рассказал все, что мог по закону

Испытано новое микроволновое оружие

Как ИИ влияет на нашу вовлеченность в работу

Непальский город осажден обезьянами

НЛО являются демоническими явлениями

Новая книга охотника за НЛО из Пентагона

Обнаружение водяных облаков за пределами Солнечной системы

Пентагон опубликовал 155 000 страниц документов об НЛО

Правительству США нужно обнародовать больше данных

Происхождение загадочных магнитных инверсий

Тайна исчезновения Амелии Эрхарт может быть раскрыта

Темная материя и свойства пространства-времени

Я видел нечеловеческих существ

Яркий огненный шар над Южным Уралом

Онлайн-психотерапия. Основные плюсы

Как продать тепловизор в СПб

Агент ЦРУ утверждает, что Эпштейн может быть жив

Бигфут прячется поблизости от людей

Где в космосе лучше место для жизни

Марсоход запечатлел потрясающий рассвет

Может ли черная дыра оставить след в излучении Хокинга

Молекулярная сложность как признак жизни

Необычные звезды появились не из гиперновых

Неопознанные обьекты - демонические явления

НЛО являются демоническими, а не инопланетными

Обнаружили самый далекий быстрый радиовсплеск

Отель с привидениями 'Милуоки' привлек внимание

Поразительный снимок уникальной сверхновой

Самое необычное облако Марса

Сделали ли нас религиозными волшебные грибы

Секретные программы на инопланетную тематику существуют

Слияние людей с ИИ - наступит через 19 лет

Стволовые клетки выживают в космосе

Черные дыры - ключ к пятому измерению

Экзотический метанол обнаружен в обитаемой зоне

Экспедиция прибыла на место поисков Амелии Эрхарт

Лабораторное оборудование из оргстекла. Точность, герметичность и индивидуальное исполнение

Древние черные дыры существуют в пятимерном мире

Есть ли связь между московием и НЛО

Живых птиц обнаружила СБ в нижнем белье мужчины

Звезда медленно поглощает коричневый карлик

Как выявить признаки жизни в космосе

Квантовые взаимодействия в ранней Вселенной

Космическая радиация и развитие рака

Мир, возрожденный из пепла своей звезды

Млечный путь образовался из тысяч галактик

НАСА нашло на Земле гигантский кусок Луны

Нейтроны и вращающиеся черные дыры

Необычные волны сняли у берегов Мексики

Новые ограничения на аннигиляцию темной материи

Планета земного типа с двумя солнцами

Разнообразные ледяные частицы океана Энцелада

Раскрытие НАСА информации о НЛО неполное

Свидетели НЛО могут дать показания перед Конгрессом

Татуировки научились делать невидимыми

У вас есть сила, чтобы стать хозяином своей реальности

Условия для постоянного присутствия людей на Марсе

Бывший астронавт делится своими взглядами на НЛО

Инопланетяне раскрывают себя

Исследование загадочной лунной пещеры

Как будет вести себя вода на Луне

Когда полюса Земли начали дрейфовать

Космополёты связаны с повышенным риском переломов

Набор добровольцев для поиска черных дыр

НАСА исследует загадочную дыру на Луне

Насколько глубоки отношения с ИИ на самом деле

Наша Вселенная родилась из черной дыры

Разрабатывают невидимые водяные знаки для ИИ-белков

Родился теленок с лишними конечностями

Свидетели инцидента с НЛО дадут показания

Система маломассивных нейтронных звёзд

Следуя за древними дождями Марса

США, Китай и Россия вступают в НЛО-гонку

Ускоренный курс по столкновениям планет

Черные дыры растут вместе с галактиками

Что космопутешествия рассказывают нам о сне

Ядерная война и ИИ могут привести к Армагеддону

Архитектор купил дом в форме НЛО

Внеземная жизнь. Экзопланета выделяет гелий

Встречи с НЛО в Свердловской области

Выставлен на продажу дом в форме НЛО

Гипотеза о ядерной темной материи

Загадочные вспышки - это столкновения мертвых звезд

Звездное скопление не поддается классификации

Земля и Марс созданы по разным рецептам

Инопланетяне могут скоро проявить себя

Крошечная звездная система может быть спутником спутника

Масштабные полицейские поиски пумы в Германии

Материал НАСА для производства на Луне

Обнаружили лунную магнитную окаменелость

Поиск планет-гигантов в близлежащей двойной системе

Расследование крушения НЛО вызвало резонанс

Северный полюс Марса менее запылен

Секретная программа об НЛО будет опубликована

Современные автомобили следят за вами

Цивилизация Наска не была завоевана Уари

Чат-боты в роли оракулов

Бандиты украли знаки с бигфутом в Огайо

Делавэр признан лучшим штатом для наблюдения НЛО

Дело о доме-призраке обсуждалось в парламенте

Наверх
Яндекс.Метрика