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

Виртуальная нереальность Виртуальная нереальность

Все оттенки VR-индустрии

Популярная механика
Свой человек: чем дружба с чиновниками грозит малому и среднему бизнесу Свой человек: чем дружба с чиновниками грозит малому и среднему бизнесу

Корпоративный GR помогает добиваться нужных решений в интересах компании

Forbes
Экономика прививок. Как вакцинация помогает государствам сокращать расходы Экономика прививок. Как вакцинация помогает государствам сокращать расходы

Около 100 млн человек на грани бедности из-за затрат на здравоохранение

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

Почему харизматичный лидер может навредить бизнесу

Forbes
Как устроена машинка бессмертия Как устроена машинка бессмертия

За 4 миллиарда лет ни одна из клеток, от которых вы произошли, не умерла

СНОБ
Авитаминоз: распознаем и ликвидируем! Авитаминоз: распознаем и ликвидируем!

Как не пропустить тревожные симптомы авитаминоза

9 месяцев
Заблудился в Америке Заблудился в Америке

Дизельпанк: параллельная вселенная словенского художника Андрея Трохи

Популярная механика
Камуфляж: для чего он предназначен и как работает Камуфляж: для чего он предназначен и как работает

Камуфляж не всегда ставит своей целью полную маскировку

Популярная механика
Миллиарды из трущоб Миллиарды из трущоб

Как самый богатый человек Индии зарабатывает на дешевой мобильной связи

Forbes
Где проходят границы измены Где проходят границы измены

Несколько историй об изменах и комментарии психологов

Psychologies
Юлия Косарева. Мой друг Лелик Юлия Косарева. Мой друг Лелик

До развода был один Табаков, после — будто другой

Караван историй
5 женщин Жана-Поля Бельмондо 5 женщин Жана-Поля Бельмондо

Анна Карина, Катрин Денев и другие легендарные экранные возлюбленные

Vogue
Милош Бикович: Милош Бикович:

Милош Бикович рассказал, как физика влияет на его работу

Esquire
Франсис Ольдер и макаронная фабрика Франсис Ольдер и макаронная фабрика

Как булочник из французского Лилля завоевал мировой рынок пирожных «макарон»

Forbes
В чем ходить в майские праздники? В чем ходить в майские праздники?

Предлагаем 4 варианта на любой вкус, настроение и погоду

GQ
Голубая мечта Софьи Донианц Голубая мечта Софьи Донианц

Актриса разделила экранное время с Антонио Бандерасом в сериале о Пабло Пикассо

Vogue
Воры на доверии: как научиться технике финансовой безопасности Воры на доверии: как научиться технике финансовой безопасности

Технологии упрощают денежные переводы, но этим пользуются и злоумышленники

Forbes
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
Жук-олень за $89000 и ещё 7 очень дорогих домашних питомцев Жук-олень за $89000 и ещё 7 очень дорогих домашних питомцев

8 питомцев, которые стоят баснословных денег

Популярная механика
Тренд сезона: гавайские рубашки Тренд сезона: гавайские рубашки

Гавайские рубашки легализованы в мире стиля каждым дизайнером и модным Домом

GQ
Конец света в отдельно взятой семье Конец света в отдельно взятой семье

Как выйти из зоны недоверия и вернуть теплые отношения с близкими

СНОБ
Паритет в отношениях Паритет в отношениях

Загородный дом в Подмосковье Павел Бурмакин оформил в классическом стиле

SALON-Interior
На порядок выше На порядок выше

Знакомимся с бас­кет­бо­ли­ста­ми московского ЦСКА

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

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

Vogue
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
«А я останусь»: 5 поводов не покидать отель на отдыхе «А я останусь»: 5 поводов не покидать отель на отдыхе

Веские аргументы, чтобы отказаться от очередной экскурсии

Cosmopolitan
Кандидат на вылет. Как инвестору подготовиться к изменению индекса Dow Jones Кандидат на вылет. Как инвестору подготовиться к изменению индекса Dow Jones

Компания General Electric рискует вылететь из индекса Dow Jones

Forbes
«У нее мерзкий характер»: Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей «У нее мерзкий характер»: Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей

Настасья Самбурская ответила на критику Елены Летучей

Cosmopolitan
8 разоблачающих фактов о гаремах 8 разоблачающих фактов о гаремах

Узнав это, ты раздумаешь становиться султаном (даже если тебя очень уговаривают)

Maxim
Роковое влечение Роковое влечение

От чего зависит желание и почему иногда оно пропадает?

Cosmopolitan
Открыть в приложении