Η βιολογική επανάσταση των υπολογιστών

Παρασκευή 16 Αυγούστου 2019, 00:03 - Τελευταία ενημέρωση: 00:24
-A +A
Η βιολογική επανάσταση των υπολογιστών

Του Γιάννη Παλιούρη

Γκόρντον Μουρ. Εξαιρετικός μηχανικός, συνιδρυτής της Intel, πίσω στη δεκαετία του 1960, και δυστυχώς... ξεπερασμένος. Ο περίφημος νόμος του Mουρ αναφέρει ότι ο αριθμός των μερών που θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στην επιφάνεια ενός δίσκου πυριτίου θα διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια. Με άλλα λόγια, ο υποδιπλασιασμός του μεγέθους ενός τσιπ είναι εφικτός κάθε δύο χρόνια, χάρη στην πρόοδο της τεχνολογίας.

Ήδη ο αλματώδης ρυθμός εξέλιξης των υπολογιστών την περασμένη δεκαετία κάνει πολλούς αναλυτές να πιστεύουν ότι ο νόμος του Μουρ έφαγε τα ψωμιά του. Οι υπολογιστικές συσκευές επόμενης γενιάς απαιτούν χαρακτηριστικά κατασκευής σημαντικά μικρότερα από τα 10 νανόμετρα. Για να καταλάβει κανείς το σχετικό μέγεθος ενός νανόμετρου προς το μέτρο μπορεί να φανταστεί το εξής: αν η Γη είναι όσο ένα μέτρο τότε το νανόμετρο είναι όσο ένα πορτοκάλι. Συνεπώς, μέχρι πόσο μικρά τσιπ μπορούμε να φτιάξουμε;

Αν και η τεχνολογία για τη δημιουργία τέτοιων κλιμάκων είναι επιτεύξιμη -ήδη υπάρχουν τσιπ στα 7 νανόμετρα- είναι ταυτόχρονα και κοστοβόρα, σε σημείο που να καθίσταται ασύμφορη. Θα ξεμείνουμε, λοιπόν, από υπολογιστές; Οι ερευνητές του πανεπιστημίου Purdue λένε πως όχι και στην προσπάθειά τους να λύσουν αυτό το περίπλοκο πρόβλημα στράφηκαν στη βιολογία και στο... νερό.

Μια απλή διαδικασία

Οι βιολογικές διαδικασίες δημιουργούν με ευκολία χαρακτηριστικά σε κλίμακες κάτω από τα 10 νανόμετρα. Για την ακρίβεια, η βιολογία διαθέτει ένα εκπληκτικό κιτ εργαλείων για την ενσωμάτωση πληροφοριών σε μια επιφάνεια. Το ζήτημα, όμως, είναι πώς μπορούμε να χειραγωγήσουμε αυτές τις διαδικασίες ώστε να τις «παντρέψουμε» με εφαρμογές όπως η πληροφορική.

Αντιγράφοντας μοτίβα από βιολογικές κυτταρικές μεμβράνες, οι ερευνητές του Purdue στην Ιντιάνα δημιούργησαν τεχνητές επιφάνειες που λειτουργούν ως μοριακής κλίμακας διατάξεις για υπολογιστές νέας γενιάς. Το μυστικό συστατικό; Νερό, σε μικρές ποσότητες.

Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι λωρίδες λιπιδίων -λιποδιαλυτά μόρια που απαντώνται στους ζωντανούς οργανισμούς- μπορούν να αποσυσκευάζουν και να διατάσσουν με... στρατιωτική ακρίβεια εύκαμπτα νανοσύρματα χρυσού με διάμετρο μόλις 2 nm. Η πραγματική έκπληξη ήταν η σημασία του νερού -ακόμα και με τη μορφή υγρασίας στον αέρα- το οποίο πυροδοτούσε τη δημιουργία της νανοδιάταξης.

Τι σημαίνει αυτό στην πράξη. Πως μια απλή, βιολογική διαδικασία χειραγωγήθηκε ώστε να δημιουργεί κατά παραγγελία δομές ασύλληπτα μικρότερες από αυτές που μπορούμε να δημιουργήσουμε με τις πιο προηγμένες τεχνικές «εκτύπωσης» τσιπ.

Πρωτεϊνικός υπολογιστής

Η αξιοποίηση βιολογικών διεργασιών στην πληροφορική έρχεται συνεχώς στο προσκήνιο, καθώς οι ανάγκες για μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ αλλά και αποθηκευτικό χώρο καθίστανται επείγουσες και πιεστικές. Είναι ενδεικτικό ότι πρόσφατα η Catalog, μια εταιρεία spin-off από το ΜΙΤ, κατόρθωσε να εγγράψει και στη συνέχεια να αποκωδικοποιήσει ψηφιακή πληροφορία μέσα σε σταγόνα νερού, στην οποία έπλεαν τεχνητά μόρια DNA.

Δεν είναι τυχαίο άλλωστε ότι η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει χρηματοδοτήσει με 6,1 εκατ. ευρώ το πρόγραμμα Bio4Comp, με στόχο τη δημιουργία ενός υπολογιστή με μεγαλύτερη ταχύτητα επεξεργασίας και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας από οποιοδήποτε σύστημα που υπάρχει σήμερα.

Στο πλαίσιο της έρευνας, οι επιστήμονες του Bio4Comp, αντί για τα ψηφία 0 και 1, αξιοποιούν δύο πρωτεΐνες: τη μυοσίνη και την κινεσίνη, που είναι υπεύθυνες για τη συστολή μυών και τη μεταφορά μορίων εντός των κυττάρων, αντίστοιχα. Τοποθετημένες σε ένα «βιοτσίπ» μετακινούν άλλες πρωτεΐνες, οι οποίες επιστρέφουν έναν συγκεκριμένο αριθμό - πληροφορία ανάλογα με την τελική τους θέση.

Ίσως, λοιπόν, το μέλλον των υπολογιστών να μην είναι ηλεκτρονικό, αλλά βιολογικό. Εκτός, βέβαια, αν οι κβαντικοί υπολογιστές καταφέρουν να κόψουν πρώτοι το νήμα σε αυτό τον άτυπο αγώνα. Αυτό, όμως, είναι από μόνο του ένα άλλο, τεράστιο κεφάλαιο της σύγχρονης επιστήμης των υπολογιστών.

-A +A

Δημοφιλέστερα Άρθρα