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

Простить или отпустить? Психология примирения Простить или отпустить? Психология примирения

Нужно ли извинять того, кто не просит об этом?

Psychologies
Щупальца прогресса Щупальца прогресса

Экономическое влияние Apple, Google, Facebook и Amazon

Esquire
Яркий лидер: как стать харизматичным человеком Яркий лидер: как стать харизматичным человеком

Харизматичными людьми не рождаются, а становятся

Forbes
Предсказуемая опасность. Почему МЧС не может закрыть торговые центры с нарушениями Предсказуемая опасность. Почему МЧС не может закрыть торговые центры с нарушениями

Как арендаторы могут защитить себя в случае нештатной ситуации?

Forbes
«Если не будет третьей мировой войны, мир станет более женским» «Если не будет третьей мировой войны, мир станет более женским»

Марта Месарош — о Владимире Высоцком, ВГИКе 1950-х и новой Москве

Русский репортер
Денежные отношения: рейтинг главных покупателей и продавцов по версии Forbes Денежные отношения: рейтинг главных покупателей и продавцов по версии Forbes

Forbes разбирался, кто, что и за сколько купил или продал в минувшем году

Forbes
Браслет-символ, который нельзя купить: украшение для доноров крови Браслет-символ, который нельзя купить: украшение для доноров крови

Донорам, которые пришли добровольно сдать кровь, были вручены  браслеты-символы

Cosmopolitan
«Мария Магдалина»: евангельский фильм с женщиной в главной роли «Мария Магдалина»: евангельский фильм с женщиной в главной роли

Рецензия на фильм "Мария Магдалина"

Esquire
Сам себе режиссер: как руководить самоорганизующейся командой Сам себе режиссер: как руководить самоорганизующейся командой

Команда, способная работать самостоятельно, будет полезна любому бизнесу

Forbes
Слепой десятипальцевый метод всего: 10 навыков, которыми обязан владеть каждый мужчина Слепой десятипальцевый метод всего: 10 навыков, которыми обязан владеть каждый мужчина

Проверь, насколько хорошо ты освоил базовые функции собственных пальцев

Maxim
Расстановка приоритетов Расстановка приоритетов

Peugeot 5008 и Renault Koleos

АвтоМир
Как к себе домой Как к себе домой

Почувствовать себя экотуристом в Армении проще, чем где-либо

Psychologies
Новые купе и кабриолет C-Класса Новые купе и кабриолет C-Класса

Секрет успеха C-Класса связан с широким рядом моделей

Cosmopolitan
Точка невозврата: как прошла выставка ART.WHO.DARK в Москве Точка невозврата: как прошла выставка ART.WHO.DARK в Москве

Экспериментальный смотр восходящего искусства

Cosmopolitan
Медовый месяц с проходимцем: редактор Cosmo тестирует Jeep Renegade Медовый месяц с проходимцем: редактор Cosmo тестирует Jeep Renegade

«Медовый месяц» с красавчиком по имени Jeep Renegade

Cosmopolitan
Деньги на старость. Депутаты предложили увеличить пенсии в среднем на 6200 рублей Деньги на старость. Депутаты предложили увеличить пенсии в среднем на 6200 рублей

Правительство России не поддержало законопроект, предусматривающий рост пенсий

Forbes
За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S

Купе, которому удалось пробиться сквозь все бюрократические преграды

Популярная механика
Что может свет: пять возможностей современных систем освещения Что может свет: пять возможностей современных систем освещения

Светильники не только светят и греют, но и охраняют, защищают и выращивают

Forbes
Выходные в Москве: 6 ресторанов, куда стоит пойти с детьми Выходные в Москве: 6 ресторанов, куда стоит пойти с детьми

Рестораторы делают все, чтобы и родителям и их любимым чадам было комфортно

Cosmopolitan
Время перемен. Почему армянским революционерам придется договариваться с Россией Время перемен. Почему армянским революционерам придется договариваться с Россией

Армении придется решать накопившиеся вопросы в отношениях с соседями

Forbes
Циркачи в пустыне. Зачем Саудовская Аравия приглашает Cirque Du Soleil Циркачи в пустыне. Зачем Саудовская Аравия приглашает Cirque Du Soleil

Первые шаги по интеграции в индустрию развлечений для исламской страны

Forbes
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
10 фактов о китайской практике бинтования ног 10 фактов о китайской практике бинтования ног

Поговорим о традиции, которой, благо, уже не существует

Популярная механика
Страх перед арахисовым маслом и 9 других необычных фобий Страх перед арахисовым маслом и 9 других необычных фобий

Десятка необычных фобий

Популярная механика
10 автомобилей из Бразилии: почти экзотика 10 автомобилей из Бразилии: почти экзотика

До России бразильские автомобили практически никогда не добираются

Популярная механика
«Синдром предков»: когда прошлое семьи вредит вашему настоящему «Синдром предков»: когда прошлое семьи вредит вашему настоящему

Синдроме предков — влияние на жизнь бессознательных семейных сценариев

Psychologies
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
Кто такие Кто такие

Повальное увлечение ЗОЖ породило новую субкультуру

Cosmopolitan
Шарлто Копли: наемник из «Опасного бизнеса» — о насилии, религии и движении за права женщин Шарлто Копли: наемник из «Опасного бизнеса» — о насилии, религии и движении за права женщин

Актер Шарлто Копли о насилии, духовном пути и движении за права женщин

Maxim
На порядок выше На порядок выше

Знакомимся с бас­кет­бо­ли­ста­ми московского ЦСКА

Vogue
Открыть в приложении