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

Джастин Бибер признался в любви Селене Гомес, но остался с Хайли Болдуин Джастин Бибер признался в любви Селене Гомес, но остался с Хайли Болдуин

Любовный треугольник Джастин – Селена – Хайли

Cosmopolitan
Основы мат-анализа Основы мат-анализа

Хорошая статья про нехорошие слова

Maxim
Письмо главного редактора. Инновация Письмо главного редактора. Инновация

Александр Маленков о перерождении бумажной версии журнала MAXIM

Maxim
Михалина Ольшанская — самая смелая актриса своего поколения Михалина Ольшанская — самая смелая актриса своего поколения

Польская актриса возвращается на наши экраны в военной драме «Собибор»

Vogue
Девичьи грезы: 22 богатейших холостяка в рейтинге Forbes Девичьи грезы: 22 богатейших холостяка в рейтинге Forbes

Кто из списка самых богатых бизнесменов России не связан узами брака

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
Родительский дом Родительский дом

Хозяйка этого дома на Французской Ривьере хорошо его знает

AD
Как расстаться, если вы живете вместе Как расстаться, если вы живете вместе

Расставание болезненный процесс, и совместное проживание все только усложняет

Psychologies
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
Как работает атомная бомба Как работает атомная бомба

О современном ядерном оружии ходит много мифов

Популярная механика
В своей тарелке: 15 простых рецептов ПП-блюд В своей тарелке: 15 простых рецептов ПП-блюд

Рецепты вкусных блюд, наслаждаясь которыми можно не думать о лишних килограммах

Cosmopolitan
Семейный agile: три бизнес-принципа в воспитании детей Семейный agile: три бизнес-принципа в воспитании детей

Почему дети сами должны выбирать для себя наказания и зачем нужен семейный бренд

Forbes
Режим тишины. Почему иностранные банки заморозили рост своего бизнеса в России Режим тишины. Почему иностранные банки заморозили рост своего бизнеса в России

Иностранные банки перестали интересоваться корпоративными кредитами и розницей

Forbes
Кто такая доула: зачем нужна помощница в родах и что она делает Кто такая доула: зачем нужна помощница в родах и что она делает

Давай будем честными: рожать - страшно

Cosmopolitan
Андрей Смирнов: Заяц должен быть серым Андрей Смирнов: Заяц должен быть серым

Эту очень личную историю режиссер посвятил врачу Антонине Николаевне Петровой

СНОБ
5 невероятных историй о людях, которым пришлось делать операцию самим себе 5 невероятных историй о людях, которым пришлось делать операцию самим себе

Удаление аппендикса, ампутация руки, кесарево сечение — это можно сделать самому

Maxim
Еда по правилам и без Еда по правилам и без

Как выстроить с едой дружеские отношения

Psychologies
Скорость будущего: почему роботы не выгонят людей на улицу Скорость будущего: почему роботы не выгонят людей на улицу

Роботы могут многие вещи делать быстрее и точнее людей

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
Два экспортера. Чему российская газовая отрасль может поучиться у Канады Два экспортера. Чему российская газовая отрасль может поучиться у Канады

Канада готовится стать крупным игроком на рынке сжиженного природного газа

Forbes
С того света возвращаются постепенно: история Ирины С того света возвращаются постепенно: история Ирины

Об Ирине Польшиной, которая перенесла рак кожи и трансплантацию костного мозга

Cosmopolitan
«Панцирная пехота»: советский спецназ для штурма германских городов-крепостей «Панцирная пехота»: советский спецназ для штурма германских городов-крепостей

«Коктейль Молотова», дюжина гранат и небольшой запас взрывчатки...

Maxim
Быстрее боли: как в России помогают умирающим Быстрее боли: как в России помогают умирающим

Сегодня в паллиативной помощи нуждаются по крайней мере 600 000 россиян

СНОБ
Апокалипсис сегодня Апокалипсис сегодня

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

OK!
До и после санкций: что происходит с рынком слияний и поглощений До и после санкций: что происходит с рынком слияний и поглощений

Новые санкции скорректируют планы крупных компаний

Forbes
SHIBA – новый японский ресторан Аркадия Новикова на Патриарших прудах SHIBA – новый японский ресторан Аркадия Новикова на Патриарших прудах

В Большом Палашёвском переулке открылся ресторан Аркадия Новикова SHIBA

Cosmopolitan
Караоке поколения Z: откуда к нам пришла эта забава и какой она стала сегодня Караоке поколения Z: откуда к нам пришла эта забава и какой она стала сегодня

Караоке мгновенно покорило сердца всех, кто был неравнодушен к музыке

Cosmopolitan
Эпоха рассрочки. Почему россияне стали чаще брать кредиты в торговых сетях Эпоха рассрочки. Почему россияне стали чаще брать кредиты в торговых сетях

За прошлый год рынок POS-кредитования вырос на 20%

Forbes
Советская стратегическая сверхзвуковая ракета Советская стратегическая сверхзвуковая ракета

Стало ясно, насколько ракета «Метеорит» опередила свое время.

Популярная механика
За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S За гранью обыденного: тест Infiniti Q60 S

Купе, которому удалось пробиться сквозь все бюрократические преграды

Популярная механика
Открыть в приложении