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

«Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии» «Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии»

Попытки Жозефа Луи Лагранжа и Пьера-Симона Лапласа объяснить ускорение Луны

N+1
Урбанистика и отвага: зачем блогер Варламов идет в мэры столицы Урбанистика и отвага: зачем блогер Варламов идет в мэры столицы

Блогер Илья Варламов объявил о том, что будет баллотироваться в мэры Москвы

Forbes
Цена надежности. Жилье подорожает после реформы строительного рынка Цена надежности. Жилье подорожает после реформы строительного рынка

На смену долевому участию придет механизм проектного финансирования

Forbes
Илон Маск и его спутники: почему раздача интернета из космоса под угрозой срыва Илон Маск и его спутники: почему раздача интернета из космоса под угрозой срыва

Реализации задумки Илона Маска может помешать множество объективных причин

Forbes
Радуга подарков Hermès Радуга подарков Hermès

Чайные пары, вазы, шкатулки, скульптуры, подносы, ключницы от Hermès

Vogue
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
12 из Женевы 12 из Женевы

Главные тренды Женевского автосалона

GQ
Лучшие шутки о массовых акциях против Сержа Саргсяна в Ереване Лучшие шутки о массовых акциях против Сержа Саргсяна в Ереване

Шутки на грани мрачного сарказма и радости за бывших соотечественников

Maxim
Еда как награда, диалог и табу и ее роль в истории человечества Еда как награда, диалог и табу и ее роль в истории человечества

Как менялись смысл и значение еды со времен древних скандинавов до наших дней

СНОБ
Аппарат Gaia может быть использован для поиска внеземных цивилизаций Аппарат Gaia может быть использован для поиска внеземных цивилизаций

Недавно астрономы составили самую подробную карту Млечного Пути

Популярная механика
Покусился за святое. Трамп пообещал остановить «искусственное завышение» цен на нефть Покусился за святое. Трамп пообещал остановить «искусственное завышение» цен на нефть

Нефтяные котировки на заявлениях главы Белого дома пошли вниз

Forbes
Опасный рынок. Почему иностранные инвестфонды даже не смотрят на недвижимость в России Опасный рынок. Почему иностранные инвестфонды даже не смотрят на недвижимость в России

Новые иностранные игроки не приходят на рынок недвижимости в России

Forbes
Кто изобрел спички? Кто изобрел спички?

Нам кажется, что спички были всегда, но как они появились?

Популярная механика
Рожденная спасать: поможем Марине выздороветь Рожденная спасать: поможем Марине выздороветь

Марина Найдышева была совершенно уверена, что у ее дочери Софии талант

Cosmopolitan
Пагубное влияние. В каких случаях от личного бренда больше вреда, чем пользы Пагубное влияние. В каких случаях от личного бренда больше вреда, чем пользы

Узнаваемое лицо вызывает больше доверия к продукту. Чем это вредно

Forbes
По красоте: как новая социальная сеть изменит бьюти-индустрию По красоте: как новая социальная сеть изменит бьюти-индустрию

Скоро появится социальная сеть, которая готова тягаться с Instagram

Forbes
Как дома Как дома

Если ты не успела придумать, куда поехать на майские, еще не все потеряно

Лиза
5 суперзвезд Голливуда, которые исчезли с экрана: почему они перестали сниматься 5 суперзвезд Голливуда, которые исчезли с экрана: почему они перестали сниматься

Куда пропали Камерон Диаз и другие кинозвезды первой величины

Cosmopolitan
Звездопад по заказу Звездопад по заказу

Японский стартап ALE хочет ввести моду на запуск искусственных метеоров

РБК
Что такое суперфуды и зачем они нам нужны Что такое суперфуды и зачем они нам нужны

Продукты, в которых концентрация полезных веществ превышает все показатели

Cosmopolitan
9 историй звезд, чей путь к материнству был тяжелым и трагическим 9 историй звезд, чей путь к материнству был тяжелым и трагическим

Наши героини прошли тяжелые испытания, прежде чем впервые стать мамами

Cosmopolitan
В последний момент: куда недорого рвануть на майские праздники В последний момент: куда недорого рвануть на майские праздники

Подборка из 5 городов, куда можно недорого поехать на майские каникулы

Cosmopolitan
Тэнди Ньютон: “Мир Дикого Запада” по сравнению реальностью — это детский лепет” Тэнди Ньютон: “Мир Дикого Запада” по сравнению реальностью — это детский лепет”

Актриса Тэнди Ньютон рассказала Esquire о втором сезоне «Мира Дикого Запада»

Esquire
Работать больше или дольше: как измерить лень в экономике Работать больше или дольше: как измерить лень в экономике

Прибыль и продолжительность рабочего дня не дают полной картины о бизнесе

Forbes
Губительная «цифра»: чем автоматизация вредит бизнесу Губительная «цифра»: чем автоматизация вредит бизнесу

Практика фиксировать результат на бумаге повышает эффективность сотрудников

Forbes
10 фактов о китайской практике бинтования ног 10 фактов о китайской практике бинтования ног

Поговорим о традиции, которой, благо, уже не существует

Популярная механика
Оумуамуа, или 1I/2017 U1: первый объект, прилетевший с другой звезды Оумуамуа, или 1I/2017 U1: первый объект, прилетевший с другой звезды

Солнечную систему посетил объект, прилетевший к нам от другой звезды

Популярная механика
10 Instagram-аккаунтов, в которых нет табу на менструацию 10 Instagram-аккаунтов, в которых нет табу на менструацию

Аккаунты, в которых девушки и женщины не стесняются говорить о менструации

Cosmopolitan
100 советов сыну 100 советов сыну

За время существования MAXIM многие наши первые читатели стали отцами

Maxim
Ожидание vs. реальность: как на самом деле выглядят вещи с AliExpress Ожидание vs. реальность: как на самом деле выглядят вещи с AliExpress

Порой реальный вид вещей совсем не совпадает с изображенным на фото

Cosmopolitan
Открыть в приложении