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

Как найти сломанную ДНК Как найти сломанную ДНК

Ученые установили, как фермент репарации NEIL-1 определяет участки ДНК человека

Популярная механика
Как в старые-добрые времена: 5 правил чаепития на даче в саду Как в старые-добрые времена: 5 правил чаепития на даче в саду

Советуем тебе устроить дачное чаепитие. Настоящее, как в старые-добрые времена

Cosmopolitan
Плюс одна комната! Плюс одна комната!

Как превратить обычную лоджию в полноценное жилое пространство

Лиза
Мишура и сталь. Зачем Макрон и Меркель ездили к президенту США Мишура и сталь. Зачем Макрон и Меркель ездили к президенту США

Дональд Трамп остался глух к доводам канцлера Германии по тарифам

Forbes
Романтики наших дней Романтики наших дней

Елена Касаткина оформила дом в Подмосковье в духе “романтического классицизма”

AD
Черная кошка, розовая пантера Черная кошка, розовая пантера

В истории «Розовых пантер» интересно и необычно все

Maxim
10 автомобилей, сделанных в Бельгии: вы знали об этом? 10 автомобилей, сделанных в Бельгии: вы знали об этом?

В Бельгии имеется своё автомобилестроение

Популярная механика
Дома хуже: Карачинский рассказал Forbes, почему деофшоризация невыгодна для бизнеса Дома хуже: Карачинский рассказал Forbes, почему деофшоризация невыгодна для бизнеса

Компаниям, попавшим под санкции, предлагают переводить бизнес из-за рубежа

Forbes
Полет нормальный. Стоит ли отказаться от путешествий и ждать снижения цен на билеты Полет нормальный. Стоит ли отказаться от путешествий и ждать снижения цен на билеты

Падение рубля ударило по возможности путешествовать

Forbes
Нас не догонят. Смогут ли США наверстать отставание в разработке гиперзвукового оружия Нас не догонят. Смогут ли США наверстать отставание в разработке гиперзвукового оружия

После презентации гиперзвуковой ракеты «Кинжал» США бросились догонять Россию

Forbes
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
Прощай, Glencore: что принес Олегу Дерипаске пятый день под санкциями Прощай, Glencore: что принес Олегу Дерипаске пятый день под санкциями

UC Rusal превращается в токсичный актив

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
Семейный agile: три бизнес-принципа в воспитании детей Семейный agile: три бизнес-принципа в воспитании детей

Почему дети сами должны выбирать для себя наказания и зачем нужен семейный бренд

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
Дикие ягоды. Как семья преподавателя создавала интернет-магазин Wildberries Дикие ягоды. Как семья преподавателя создавала интернет-магазин Wildberries

Татьяна Бакальчук начала бизнес в небольшой квартире и вошла в список Forbes

Forbes
Соцсеть исправляется: как Facebook защитит данные пользователей Соцсеть исправляется: как Facebook защитит данные пользователей

Руководство Facebook решило ограничить объем данных пользователей

Forbes
Давайте полегче Давайте полегче

Да­ко­та Фэн­нинг за­ду­мы­ва­ет­ся о ма­те­рин­стве

Vogue
Исландия: медитация на Луне Исландия: медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
Изобретателем года назвали физика, снявшего кино внутри живого организма Изобретателем года назвали физика, снявшего кино внутри живого организма

МРТ позволяет заглянуть внутрь человеческого тела без рентгеновского излучения

Популярная механика
Как работает атомная бомба Как работает атомная бомба

О современном ядерном оружии ходит много мифов

Популярная механика
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
Наталия Корнеева. Непростая история Наталия Корнеева. Непростая история

Уже больше полугода не утихает скандал между Джигарханяном и его женой

Караван историй
Закрытие полигона. Почему Северная Корея отказалась от ядерных испытаний Закрытие полигона. Почему Северная Корея отказалась от ядерных испытаний

Готова ли Северная Корея в отдаленном будущем отказаться от ядерного оружия

Esquire
Пражская весна Пражская весна

Столица Чехии глазами ху­дож­ника Па­вла Пеп­пер­штейна

Vogue
Больше никаких чипсов: в аэропортах Парижа откроют мишленовские рестораны Больше никаких чипсов: в аэропортах Парижа откроют мишленовские рестораны

Парижские Аэропорты создали концепцию 21 округа Парижа

Cosmopolitan
Красочные кардиганы 7KA Красочные кардиганы 7KA

Из России с теплом

Vogue
Унесенные кириллицей Унесенные кириллицей

Как некоторые заграничные писатели в русском переводе становились популярнее

Maxim
Весенние тренды 2018: почему их нет и не может быть Весенние тренды 2018: почему их нет и не может быть

Ванда Вонг уверена: трендов весны (по крайней мере, этой весны) не существует

Cosmopolitan
Хождение за два моря Хождение за два моря

Актер Влад Канопка побывал в Бахрейне

OK!
Открыть в приложении