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

Одно спасительное имя Одно спасительное имя

Как называют лекарства?

Популярная механика
Минтранс планирует повысить штрафы за задержку авиарейсов в 14 раз Минтранс планирует повысить штрафы за задержку авиарейсов в 14 раз

Минтранс планирует ужесточить наказание для авиакомпаний за задержку вылетов

Forbes
Lada XRay: свое, родное Lada XRay: свое, родное

Lada XRay поселилась в редакционном парке на излете зимы

АвтоМир
Сверхновая Сверхновая

Хейли Стайнфелд 21 год, а она уже успела покорить Голливуд

Cosmopolitan
Город Город

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
Все достало! Все достало!

За последний век количество неврозов в мире официально выросло в 50 раз

Добрые советы
Старая Москва Старая Москва

Столичная трешка в самом центре города от декоратора Еленой Зуфаровой

AD
12 новых снимков 12 новых снимков

Космическая обсерватория "Хаббл" запечатлела почти все объекты Мессье

Популярная механика
Чемпионат мира среди дровосеков: как это устроено Чемпионат мира среди дровосеков: как это устроено

Это спорт для больших ребят

Популярная механика
Кук и гик Кук и гик

Знакомимся с Оливией Кук, которая играет главную роль в новом фильме Спилберга

Vogue
Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века

Мы собрали 6 современных причин старения

Cosmopolitan
История насосного производства, или введение в датские технологии История насосного производства, или введение в датские технологии

Чем известна Дания? Подходом к производству водяных насосов!

Популярная механика

Сеанс психотерапии для читателя

Psychologies
Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место

Выборы президента России завершаются победой Владимира Путина

Forbes
Илья Лагутенко: «За 20 лет группа Илья Лагутенко: «За 20 лет группа

Илья Лагутенко рассказал о морях, кораблях, новом альбоме

Esquire
Модный марафон Модный марафон

Как и зачем бренд 12storeez выпускает по 12 коллекций одежды в год

РБК
Контролируй это Контролируй это

Как отчетность и бесконечные проверки эффективности убивают смысл любой работы

Русский репортер
«Все мучаются от ужаса перед жизнью — такой огромной и в основном лишенной всякой логики» «Все мучаются от ужаса перед жизнью — такой огромной и в основном лишенной всякой логики»

Фронтмен "Самого Большого Простого Числа" — о новом альбоме

Esquire
Как действует бактериофаг Как действует бактериофаг

У бактерий есть свои вирусы

Популярная механика
Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит

Что изучают наследники известных фамилий, сколько это стоит и как туда поступить

Cosmopolitan
Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус

Мы нашли для тебя 9 стильных юбок на любой случай

Cosmopolitan
Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля

За границей ты все равно отвечаешь за свою страну

СНОБ
«Жена и дочь в детской, а я в капсуле» «Жена и дочь в детской, а я в капсуле»

Солист PIZZ’ы Сергей Приказчиков не любит отрываться и даже это слово не любит

Playboy
Первые дни новорожденного дома Первые дни новорожденного дома

Как новоиспеченным родителям побыстрее адаптироваться к новой жизни?

9 месяцев
Высокого полета Высокого полета

Нынешний год для Audi начинается с ярких премьер

АвтоМир
И eще одна сказка Шахерезады И eще одна сказка Шахерезады

Хочется тепла и ярких впечатлений? Летим в Шарджу!

Лиза
Салат “Весенний” Салат “Весенний”

Бельгийский замок в ярких весенних оттенках от дизайнера Жеральда Ватле

AD
Вершина озера Вершина озера

Где остановиться в Бурятии и Иркутске, планируя путешествие на Байкал

GQ
Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд

Промедление с выплатой долга увеличивает его на $0,5 млн ежедневно

Forbes
Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны

О пользе жирных кислот не устают говорить и врачи, и специалисты по питанию

Esquire
Открыть в приложении