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

Последняя задача робототехники Последняя задача робототехники

Современные складские машины способны работать в 500 раз быстрее людей

ТехИнсайдер
Прощай, Glencore: что принес Олегу Дерипаске пятый день под санкциями Прощай, Glencore: что принес Олегу Дерипаске пятый день под санкциями

UC Rusal превращается в токсичный актив

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
Chevrolet Orlando: семейные проблемы Chevrolet Orlando: семейные проблемы

Ударит ли Chevrolet Orlando по семейному бюджету

АвтоМир
Чем опасна «черная» зависть и зачем нам «белая»? Чем опасна «черная» зависть и зачем нам «белая»?

Нет человека, который хотя бы иногда не завидовал другим

Psychologies
14 вещей, у которых есть срок годности. А вы не знали? 14 вещей, у которых есть срок годности. А вы не знали?

Почти у всех вещей есть свой срок службы

Домашний Очаг
Made In Саша Made In Саша

Как работа актрисой помогла Александре Ревенко полюбить себя

Esquire
Лори и все ее личности: кто такая Лори Эрика Рафф? Лори и все ее личности: кто такая Лори Эрика Рафф?

Зачем девушке потребовалась другая личность?

Cosmopolitan
Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки

Удается ли вам спать достаточное количество часов?

Psychologies
Все в “шашечку”: 7 луков в стиле 90-х с кедами и одеждой Vans x Lazy Oaf Все в “шашечку”: 7 луков в стиле 90-х с кедами и одеждой Vans x Lazy Oaf

Vans объединился с лондонским модным брендом Lazy Oaf

Cosmopolitan
Расстановка приоритетов Расстановка приоритетов

Peugeot 5008 и Renault Koleos

АвтоМир
Архитектурный вопрос: как женщины прорываются в «мужскую» профессию Архитектурный вопрос: как женщины прорываются в «мужскую» профессию

В архитектурно-строительном бизнесе становится все больше женщин

Forbes
Чем себя украсить: топ-10 ювелирных трендов на 2018 год Чем себя украсить: топ-10 ювелирных трендов на 2018 год

Ювелир Евгений Федько рассказывает о главных трендах в украшениях на 2018 год

Cosmopolitan
Спасти и сохранить: почему дизайнеры отказываются от натурального меха и выбирают экологичные ткани Спасти и сохранить: почему дизайнеры отказываются от натурального меха и выбирают экологичные ткани

Экология становится таким же большим модным трендом

Vogue
Вертикальные роды: можно всем? Вертикальные роды: можно всем?

Плюсы и минусы вертикальных родов

9 месяцев
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
Доброта спасет мир? Доброта спасет мир?

Как отзывчивость и желание помогать другим могут загнать в ловушку?

Лиза
Юлия Косарева. Мой друг Лелик Юлия Косарева. Мой друг Лелик

До развода был один Табаков, после — будто другой

Караван историй
Сама накрутила Сама накрутила

ЗОЖ-ак­ти­вист­ка На­та­лья Да­вы­до­ва о построении идеального тела

Vogue
Renault EZ-GO Renault EZ-GO

Вслед за SYMBIOZ Renault продемонстрировала свое видение такси завтрашнего дня

Quattroruote
Помериться баррелями: как Бахрейн угрожает обрушить цены на нефть Помериться баррелями: как Бахрейн угрожает обрушить цены на нефть

Бахрейн объявил, что обладает запасами нефти, превышающими запасы в России

Forbes
Галактика, которой хотелось быть проще Галактика, которой хотелось быть проще

Объект в космосе, не желающий иметь ничего общего с темной материей

СНОБ
Кино стирает границы Кино стирает границы

Звезды на ММКФ

OK!
В городе Сочи вкусные ночи В городе Сочи вкусные ночи

Самые яркие рецепты сочинских ресторанов

Cosmopolitan
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Наконец-то баланс стритстайла и классики

GQ
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
Дмитрий Орешкин: Не так плохи Тулеевы, как то, что будет после них Дмитрий Орешкин: Не так плохи Тулеевы, как то, что будет после них

Аман Гумирович Тулеев — политик очень жесткий, авторитарный

СНОБ
Тропический дождь Тропический дождь

Благодаря дизайну в этом доме круглый год яркое, тёплое лето

SALON-Interior
Ад, который всегда с тобой: как живут люди весом в 300 килограмм Ад, который всегда с тобой: как живут люди весом в 300 килограмм

Им предстоит сбросить вес, чтобы не умереть

Cosmopolitan
Огонь-трава Огонь-трава

Молодая крапива вкусна, полезна и, что немаловажно, абсолютно бесплатна

Добрые советы
Открыть в приложении