Żywe bakterie rozwiązują problemy. Powstał niezwykły komputer

• Biokomputer opracował zespół z Uniwersytetu McGill oraz badacze z Wielkiej Brytanii, Czech, Holandii i Australii.
• Bakterie poruszają się po sieci mikroskopijnych kanałów, analizując różne warianty rozwiązania równolegle.
• Naukowcy wskazują na możliwe zastosowania systemu w szyfrowaniu danych, biologii molekularnej i sztucznej inteligencji.

Zespół wykorzystał bakterie jako biologiczne procesory. Mikroorganizmy przemieszczają się po sieci połączonych mikroskopijnych kanałów, a każda trasa odpowiada innemu wariantowi rozwiązania. Specjalne węzły pełnią funkcję bramek logicznych, czyli punktów podejmowania decyzji. Wyniki można odczytać dzięki analizie pokonanych dróg i automatycznej ocenie obrazu.

Jak podaje PAP, badacze przetestowali urządzenie na klasycznym problemie przedstawionym jako graf możliwych wyborów. Następnie odwzorowali go w sieci połączonych mikroskopijnych kanałów. Bakterie badały wiele tras w tym samym czasie, zamiast sprawdzać kolejne warianty jeden po drugim. Tempo namnażania mikroorganizmów można regulować temperaturą, co pozwala ograniczać ich nadmierne zagęszczenie.

Tradycyjne komputery krzemowe sprawdzają kolejno możliwe rozwiązania problemu, co przy bardzo złożonych zadaniach może zajmować lata, a nawet stulecia. Bakterie mogą natomiast równolegle badać wiele ścieżek, a dodatkowo dzielić się i tworzyć kolejne biologiczne procesory.

Współczesne komputery elektroniczne wykonują miliony operacji na sekundę, wykorzystując jeden układ scalony. Dzięki podziałom bakterii możemy mieć milion takich układów pracujących jednocześnie. Im więcej procesorów, tym szybciej można rozwiązać problem, nawet jeśli każdy z nich wykonuje mniej operacji na sekundę – wyjaśniał prof. Dan Nicolau z Uniwersytetu McGill, główny autor badania opisanego w czasopiśmie "Microsystems & Nanoengineering".

Naukowcy podkreślają, że liczba bakterii może rosnąć wykładniczo, dostosowując się do skali zadania. Nie oznacza to jednak, że biologiczny komputer ma zastąpić tradycyjne komputery lub komputery kwantowe. Według zespołu ma być raczej oszczędnym pod względem zużycia zasobów i kosztów narzędziem do rozwiązywania problemów, z którymi dotychczas nie udawało się uporać.

Badacze wskazują, że ich metoda może pomóc w rozwiązywaniu problemów, do których nie projektowano komputerów elektronicznych, takich jak określanie struktury białek. Prof. Nicolau zaznaczył, że sztuczna inteligencja potrafi analizować dostępne dane, lecz opracowany system ma rozwiązywać problemy, a nie tylko szacować wyniki na podstawie wcześniejszych informacji. Wśród potencjalnych zastosowań wymieniono także szyfrowanie danych oraz biologię molekularną.