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

С места наверх С места наверх

Настоящая история человека, который первым на Земле просто взял и полетел

Популярная механика
Культовые пары российской эстрады: от Пугачевой и Кузьмина до Агутина и Варум Культовые пары российской эстрады: от Пугачевой и Кузьмина до Агутина и Варум

Эти звездные пары были вместе на сцене и за кулисами

Cosmopolitan
Мир в опасности: кто сможет защитить данные пользователей интернета Мир в опасности: кто сможет защитить данные пользователей интернета

Мы продолжаем спокойно жить в мире, где все взламывают всех

Forbes
Живые камни: как искусственные алмазы завоевывают рынок Живые камни: как искусственные алмазы завоевывают рынок

Технология производства синтетических алмазов

Forbes
Чего хотят подростки Чего хотят подростки

Подростки не всегда хотят делать то, что родители считают для них полезным

СНОБ
Гормон мне друг? Гормон мне друг?

Как гормоны влияют на наше настроение, вес и качество кожи​​​​​​​

Cosmopolitan
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
Маркус Хинтерхойзер: музыка страсти Маркус Хинтерхойзер: музыка страсти

Одна из характерных примет нашего времени – оперный бум

СНОБ
Желаю любви и радости! Желаю любви и радости!

Что может сделать каждый, кто хочет улучшить свое состояние?

Psychologies
Муки выбора: Q5 или SQ5 Муки выбора: Q5 или SQ5

Мука выбора ждет каждого, если вы решили купить среднеразмерный внедорожник

Популярная механика
Управляющая компания Управляющая компания

Ищем при­зна­ки гор­мо­наль­ных на­рушений

Glamour
Яркий лидер: как стать харизматичным человеком Яркий лидер: как стать харизматичным человеком

Харизматичными людьми не рождаются, а становятся

Forbes
Скидка на страну. Сколько стоит человеческая жизнь в России Скидка на страну. Сколько стоит человеческая жизнь в России

Жизнь россиянина стоит непростительно дешево

Forbes
Происхождение золота и грязи Происхождение золота и грязи

На вечный вопрос «откуда что берется» на этот раз ответили астрофизики и геологи

СНОБ
Казанский Илон Маск Казанский Илон Маск

Надир Багавеев переехал в США, чтобы заработать миллионы и покорить звезды

РБК
Следствие ведет... Следствие ведет...

Елизавета Боярская исполнила главную роль в новом сериале «Ворона» на НТВ

OK!
Лучшие шутки дня и сиська пива! Лучшие шутки дня и сиська пива!

Обесцвеченный дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Далекие близкие Далекие близкие

Бывает, что близкий человек вдруг становится далеким, хотя никуда не уходил

Добрые советы
Весь этот рок-н-ролл Весь этот рок-н-ролл

Джаред Лето рассказал, почему они ждали своего возвращения в Россию

OK!
Времена НЭПа — самая развратная эпоха в СССР Времена НЭПа — самая развратная эпоха в СССР

Конец эпохи привел за собой невероятное — первую сексуальную революцию СССР

Cosmopolitan
Дмитрий Костыгин рассказал, чем опасна харизма для бизнеса Дмитрий Костыгин рассказал, чем опасна харизма для бизнеса

Почему харизматичный лидер может навредить бизнесу

Forbes
Игрокам приготовиться: российский киберспортивный стартап привлек более $1 млн инвестиций Игрокам приготовиться: российский киберспортивный стартап привлек более $1 млн инвестиций

Компьютерные игры тоже требуют обучения

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
Одна вокруг света. Как вылечить малярию и прислушаться к Вселенной Одна вокруг света. Как вылечить малярию и прислушаться к Вселенной

20-ая серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца Яркие перспективы: Федор Конюхов облетит вокруг света на энергии солнца

Первый в истории кругосветный полет на солнечной энергии

Forbes
Родители-социопаты: что делать детям? Родители-социопаты: что делать детям?

Кого вы представляете, услышав термин социопат?

Psychologies
«Начало прекрасной дружбы». Белый дом сообщил Кремлю о передышке в санкциях «Начало прекрасной дружбы». Белый дом сообщил Кремлю о передышке в санкциях

Владимир Путин дал чиновникам указание снизить накал антиамериканской риторики

Forbes
Сюнга: история японской порнографической живописи Сюнга: история японской порнографической живописи

Сюнга — это своеобразный средневековый Playboy на японский манер

Cosmopolitan
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
Готовим дома: как развивать рынок продуктового онлайн-ретейла Готовим дома: как развивать рынок продуктового онлайн-ретейла

Почему продукты до сих пор так плохо продавались в интернете и что изменится

Forbes
Открыть в приложении