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

Степени сна Степени сна

Тест-драйв кубика для улучшения качества сна

ТехИнсайдер
Бронеэкзотика начала ХХ века Бронеэкзотика начала ХХ века

Конструкторы разрабатывали самые экзотические проекты бронемонстров

Популярная механика
Анна Старобинец — о книгах, которые переворачивают душу и разум Анна Старобинец — о книгах, которые переворачивают душу и разум

Почему в российских реалиях практически невозможно написать хороший детектив

Esquire
Дым сигарет с метанолом: новички в рейтинге Forbes Дым сигарет с метанолом: новички в рейтинге Forbes

Рейтинг богатейших людей России пополнился

Forbes
Непристойные старинные традиции, слишком смелые даже для современного человека Непристойные старинные традиции, слишком смелые даже для современного человека

Публичная проверка потенции и другие примеры раскованного поведения предков

Maxim
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
Лучшие шутки дня и Егор Крид! Лучшие шутки дня и Егор Крид!

Цифровой дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Планы на майские: вечный город Планы на майские: вечный город

Самый роскошный отель в Риме - Waldorf Astoria Rome Cavalieri

Cosmopolitan
Гормон мне  друг?  Как связаны внешность и гормоны Гормон мне  друг?  Как связаны внешность и гормоны

Поговорим о гормонах, которые влияют на внешность и настроение

Cosmopolitan
Яркий лидер: как стать харизматичным человеком Яркий лидер: как стать харизматичным человеком

Харизматичными людьми не рождаются, а становятся

Forbes
Танки против крепостей Танки против крепостей

Миф об уничтоженных танковых армиях на улицах Берлина

Популярная механика
Больше чем поэт Больше чем поэт

Интервью с русским поэтом и музыкантом Дельфином

Esquire
Миллиарды из трущоб: как самый богатый человек Индии зарабатывает на мобильной связи Миллиарды из трущоб: как самый богатый человек Индии зарабатывает на мобильной связи

Можно ли сделать связь доступной для беднейших слоев населения южной Азии?

Forbes
Смена власти: как четвертая промышленная революция меняет рынок труда Смена власти: как четвертая промышленная революция меняет рынок труда

Искусственный интеллект с успехом вытесняет специалистов

Forbes
Я разная, как и любой человек Я разная, как и любой человек

Пелагея не умеет скучать и категорически не позволяет этого делать своим близким

Добрые советы
Агния Дитковските: На чужом примере проще учиться Агния Дитковските: На чужом примере проще учиться

В ожидании реалити «Союзники» на СТС мы поговорили с его ведущей

Лиза
10 лучших альбомов месяца 10 лучших альбомов месяца

10 наиболее интересных альбомов апреля

Esquire
В городе Сочи вкусные ночи В городе Сочи вкусные ночи

Самые яркие рецепты сочинских ресторанов

Cosmopolitan
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
Цена санкций. Как сильно обвалится рубль Цена санкций. Как сильно обвалится рубль

С момента введения новых санкций США рубль потерял к доллару и евро более 9%

Forbes
Атомный могильник: как хранят радиоактивные отходы Атомный могильник: как хранят радиоактивные отходы

За захоронение высокоактивных отходов многие страны готовы платить уже сейчас

Популярная механика
Апокалипсис сегодня Апокалипсис сегодня

Ольга Куриленко встретилась с нами накануне премьеры фильма «Дыши во мгле»

OK!
Бегство капиталов: как западные санкции повлияют на рынок элитного жилья Москвы Бегство капиталов: как западные санкции повлияют на рынок элитного жилья Москвы

Быть «богатым русским» на Западе становится все менее комфортно

Forbes
«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
«История любой успешной компании — это всегда история в том числе и ее ошибок» «История любой успешной компании — это всегда история в том числе и ее ошибок»

Генеральный директор «Газпромнефти» Александр Дюков поговорил с Forbes

Forbes
Чем денисовский человек отличается от Homo sapiens? Чем денисовский человек отличается от Homo sapiens?

Выявление ранее неизвестных альтернативных ветвей человечества

Популярная механика
Приправить и подать Приправить и подать

Дизайнер Светлана Дикушина обожает интерьеры с перчинкой

SALON-Interior
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
Одежный партнер. Как модная революция изменила экономику России Одежный партнер. Как модная революция изменила экономику России

Торговля готовым платьем повлияла не только на облик, но и на экономику России

Forbes
Взрослая площадка. Как стать своей в мужской игре Взрослая площадка. Как стать своей в мужской игре

Почему мужчины склонны недооценивать женщин-предпринимательниц

Forbes
Открыть в приложении