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

Самый большой научный инструмент Самый большой научный инструмент

Лабораторная установка размером с континент

Популярная механика
Нерусские есть Нерусские есть

Полевые опыты мультикультурализма в условиях Навруза

Русский репортер
Печальный итог. Почему в России нет денег и реальных успехов в экономике Печальный итог. Почему в России нет денег и реальных успехов в экономике

Готова ли российская экономика противостоять новым геополитическим вызовам?

Forbes
Детская жестокость: почему эмоциональный интеллект нужно развивать с детства Детская жестокость: почему эмоциональный интеллект нужно развивать с детства

Про детскую осознанность и умение противостоять агрессивной среде

Forbes
Человеческая слабость: как избавить искусственный интеллект от расизма Человеческая слабость: как избавить искусственный интеллект от расизма

Искусственный интеллект наследует не только лучшие, но и худшие качества людей

Forbes
Формула против Серого Формула против Серого

Почему единственный русский гонщик «Формулы‑1» беспокоится о фигуре

GQ
Вылечить женский алкоголизм. How to Вылечить женский алкоголизм. How to

Психолог Юрий Сорокин написал честную книгу, посвященную женскому алкоголизму

СНОБ
Girl in Vogue: Миа Моретти Girl in Vogue: Миа Моретти

Американская модница рассказала Vogue о своем отношении к моде планах на лето

Vogue
Кризис среднего возраста: когда ожидать и как пережить? Кризис среднего возраста: когда ожидать и как пережить?

Как распознать кризис в себе или в партнере и что делать

Psychologies
Мы говорим им «До свидания!» Мы говорим им «До свидания!»

В этом месяце в Нью-Йорке пройдет аукцион века

Tatler
Замуж за Чикатило: жены маньяков, которые ни о чем не подозревали Замуж за Чикатило: жены маньяков, которые ни о чем не подозревали

Все эти женщины уверяли, что не имели понятия о том, с кем на самом деле живут

Cosmopolitan
Селекция по-русски. ФАС удалось добиться от Bayer технологий в земледелии Селекция по-русски. ФАС удалось добиться от Bayer технологий в земледелии

ФАС добилась согласия на передачу России современных технологий по селекции

Forbes
Как снимались знаменитые постельные сцены Как снимались знаменитые постельные сцены

Знал бы ты, как тяжело даются кинематографистам эротические сцены!

Maxim
Берегись электромобиля. Как вернуть доверие пассажиров к беспилотному транспорту Берегись электромобиля. Как вернуть доверие пассажиров к беспилотному транспорту

В безопасности технологии самоуправляемых транспортных средств есть сомнения

Forbes
Герой Сирии: заработает ли Тимченко на добыче фосфатов под Пальмирой Герой Сирии: заработает ли Тимченко на добыче фосфатов под Пальмирой

Геннадий Тимченко займется добычей в Сирии фосфатов

Forbes
Хорошие жены. Самые богатые женщины России в списке Forbes Хорошие жены. Самые богатые женщины России в списке Forbes

6 женщин оказались в этом году в рейтинге 200 богатейших предпринимателей России

Forbes
Больше чем поэт Больше чем поэт

Интервью с русским поэтом и музыкантом Дельфином

Esquire
Революция удалась: что означает смена власти в Армении Революция удалась: что означает смена власти в Армении

Жители не позволили Саргсяну сохранить контроль над республикой

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
Исландия: медитация на Луне Исландия: медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
Страх перед арахисовым маслом и 9 других необычных фобий Страх перед арахисовым маслом и 9 других необычных фобий

Десятка необычных фобий

Популярная механика
Меркель против Трампа. Германия попробует выйти из антироссийских санкций Меркель против Трампа. Германия попробует выйти из антироссийских санкций

На подходе новые многомиллиардные проекты, которыми Берлин не готов жертвовать

Forbes
Какие навыки работы с компьютером должен освоить ребенок? Какие навыки работы с компьютером должен освоить ребенок?

Какими навыками работы с офисными программами следует владеть подростку

Psychologies
Со знаком плюс Со знаком плюс

Как извлечь выгоду из недостатков

Cosmopolitan
«А мне помогает!» «А мне помогает!»

Восемь популярных мифов о нашем здоровье

Русский репортер
Советы по пикапу от птиц! Советы по пикапу от птиц!

Птицы в совершенстве освоили искусство соблазнения

Maxim
Настоящие Рапунцели: взлет и падение длинноволосых сестер Сазерлэнд Настоящие Рапунцели: взлет и падение длинноволосых сестер Сазерлэнд

Во времена, когда не было кино, люди развлекались другими способами

Cosmopolitan
Щитовидная железа Щитовидная железа

Щитовидную железу называют дирижёром всей гормональной системы человека

Yoga Journal
Китайская грамота: как Россия подсела на азиатскую онлайн-торговлю Китайская грамота: как Россия подсела на азиатскую онлайн-торговлю

Флагману китайского e-commerce предстоит определиться с дальнейшим развитием

Forbes
Для сына я друг Для сына я друг

Певица Полина Гагарина рассказывает,чем отличается второе материнство от первого

Домашний Очаг
Открыть в приложении