Обычные суперкомпьютеры имеют огромную производительность, но при этом и массу недостатков: они дороги, потребляют много электроэнергии, сильно греются и занимают слишком много места. Но что если применить радикально иной подход к разработке микросхем, вообще отказавшись от стандартных кремниевых материалов в пользу биологических компонентов из природы?

Живой суперкомпьютер размером с книгу сможет получать энергию от аденозинтрифосфатов (АТФ), как все нормальные организмы. Вместо электронов информацию будут передавать протеины. Над такой сумасшедшей идеей работает международная группа биоинженеров. Недавно они опубликовали первые результаты своих экспериментов в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Учёные спроектировали микрочип площадью 1,5 см2, архитектура которого напоминает планировку городских улиц. По этим улицам двигаются «биологические агенты» (протеины). Маршрут по сети улиц с перекрёстками определяется рядом условий. Поворот направо означает вычитание числа из подмножества, поворот налево — добавление числа в подмножество. Величина числа зависит от количества поворотов на пути агента. Этот прототип процессора решает только одну математическую задачу.

Принцип вычислений показан на видео.



«Нам удалось создать очень сложную сеть на очень маленькой площади, — говорит биоинженер Дэн Николау (Dan Nicolau Sr.) из канадского университет Макгилла. Его группа сотрудничает с коллегами из Германии, Швеции и Нидерландов. — Всё началось с идеи на листе салфетки, после слишком большого количества рома, мне кажется, с рисунками вроде червей, ползающих по лабиринтам».

В реальном биологическом микропроцессоре белковые нити — агенты — получают энергию от АТФ, также как клетки в живых организмах.

Хотя разработка находится на ранней стадии, но теоретически биологический суперкомпьютер имеет множество преимуществ перед кремниевым: компактный размер, энергоэффективность, безопасность для окружающей среды, высокая степень параллелизации процессов.

Во втором ролике — съёмка реального движения агентов.



«Теперь когда создана модель, успешно решающая одну проблему, появится много последователей, которые пойдут ещё дальше, используя других биологических агентов, например, — говорит Николау. — Сложно сказать, когда мы увидим полноценный биологический суперкомпьютер. Одним из вариантов решения более серьёзных и сложных задач может быть объединение с обычным компьютером в гибридное устройство. Сейчас мы рассматриваем различные варианты продолжения исследований».

Комментарии (35)


  1. spc
    04.03.2016 12:09
    +3

    Если обычный компьютер выключить — ничего ему не будет, а живой забудешь покормить — умрет навсегда. Или они и это как-то научились преодолевать?

    Про сворачиваемость белков говорить не будем — очевидно же что живые компьютеры вряд ли для экстремальных условий. Так, вроде аквариума: покрошил АТФ, посмотрел, как протеинчики забегали.


    1. extempl
      04.03.2016 16:00

      Не силён в теме, но мне кажется оно должно быть чем-то вроде нерва (хотя нерв не совсем удачный пример) — получает питание — двигается, не получает — не двигается.


      1. spc
        04.03.2016 17:26
        +3

        Нервы в нашем теле живут не сами по себе (это не изолированные от всего остального провода с датчиками), а только при подпитке той же кровеносной системой. Нет ее — нет и нервов. По аналогии: мы пока не научились выключать людей на неопределенный срок и включать потом снова.


        1. Llammt
          05.03.2016 05:50
          -1

          Анабиоз же.

          По поводу экстремальных условий. Споры плесени не всегда "убиваются" в автоклаве. Для сравнения, попробуйте даже не автоклавировать — просто прокипятить свой ноутбук и включить его после этого. Так что со стрессоустойчивостью биологического компьютера все нормально. Если не делать его гуманоидным ;)


    1. Mad__Max
      05.03.2016 18:38

      Речь же о суперкопьютере/специализированных выч. кластере. А они и так обычно круглосуточно работают не выключаясь (кроме остановки на профилактику/модернизацию) и под присмотром минимум 1 обученного человека. Так что это не проблема совсем.

      Правда по 2му видео видно что скорость обработки и распространения сигналов тут ну ОЧЕНЬ низкая — где-то минимум на порядок ниже чем даже в человеческом мозге, а с обычным компьютером вообще сравнивать бессмысленно — непреодолимая пропасть. Т.к. по сути это вообще настоящее (механическое) движение материальных объектов, пусть и микроскопических.

      Так что это может пригодиться только для каких-то ну очень специфических задач — типа требующих гигантского параллелизма или нечеткой (не двоичной) логики, но не чувствительных к огромным задержкам в обработке данных.


  1. xDireX
    04.03.2016 12:13
    +5

    А ещё через время компьютер сможет анализировать какой сандвич вкусней, с говядиной или человечной


    1. Firesword
      04.03.2016 21:28

      Угу, только прорывом будут не рецепторы, а возможность загружать в этот компьютер личный опыт человека, определяющий субъективность восприятия


      1. handicraftsman
        04.03.2016 22:57

        Перепрошивка посредством биологии?


  1. john_samilin
    04.03.2016 12:21
    +8

    Биологический суперкомпьютер сможет питаться той же пищей, что и человек

    А в голодный год его самого можно будет съесть


    1. chandrasecarampilay
      04.03.2016 14:56
      +1

      Стенли Твидл какбэ сомневается кого и кем будут кормить.


    1. burivuh26
      04.03.2016 18:35
      +4

      Скорее в голодный год он съест хозяина


  1. Oberon812
    04.03.2016 12:44
    +1

    -Мишка, заявка от продажников, несварение у системника!
    -[цензура], они опять его шавермой накормили?!


  1. FemaleLogix
    04.03.2016 12:54
    +3

    По крайней мере не надо будет больше вытряхивать крошки из клавиатуры.


    1. BELGORF
      05.03.2016 09:29
      +5

      Зато из-под стола придется выгребать биологические отходы…


  1. Trosp
    04.03.2016 13:15
    +1

    Довести бы его до всеядности, стал бы отличный утилизатор для портящейся еды.


    1. ApplejackApple
      04.03.2016 16:06
      +1

      А потом стал бы отличной серой слизью.


  1. ipingvvin
    04.03.2016 13:52

    Вот так, машины из матрицы и узнают как смоделировать вкусовые рецепторы)


  1. Efsi
    04.03.2016 14:03

    Интересно, а сыр на пальмовом масле и остальные продукты из магазинов как на его работоспособности скажутся?


    1. BigBeaver
      04.03.2016 14:08

      а что не так с пальмовым маслом? оно, вроде, считается оптимальным для LCHF диет


      1. isden
        04.03.2016 17:46

        Емнип, в нем очень много насыщенных жирных кислот, что провоцирует всякие неприятности с ССС.


        1. BigBeaver
          04.03.2016 17:59

          очень много == 100% (ну примерно), но это не больше, чем в сливочном (к вопросу о сырах). зато, нет трансжиров.
          в оливковом тоже, в основном, насыщенные жиры, но все его хвалят — маркетинг))

          а теперь нюансы:

          • насыщенные жиры нужны в кулинарии, тк на НЕнасыщенных нельзя жарить (они окисляются и это плохо)
          • именно насыщенные жиры используются организмом в качестве источника калорий. при этом оптимальна средняя длина цепи. в этом плане коровий (и многий другой) жир, например, обладает более низкими пищевыми качествами, чем пальмовое масло
          • на ССС, емнип, влияют именно трансжиры (то есть, животные, тк в растительных их нет). также, на ССС влияет общее зажирение организма (лишний вес), но просто жрать меньше надо — от сладкого точно такие же проблемы


          1. isden
            04.03.2016 18:02

            В википедии вот что пишут.


            1. BigBeaver
              04.03.2016 18:09

              этот абзац точно так же уделяет особое внимание трансжирам (а они получаются из обычных только при тепловой обработке либо при воздействии бактерий). в выводах так и написано "мало данных", а источники к этому абзацу не особо значительные.

              зато, в другой википедии пишут вот так: https://en.wikipedia.org/wiki/Medium-chain_triglyceride


  1. handicraftsman
    04.03.2016 15:06

    Реализуют хотя-бы i686 с такой технологией — будет вообще щикарно.


    1. k_a_r_s
      04.03.2016 22:36

      Всё постепенно…


  1. mkovalevich
    04.03.2016 17:53

    В реальном биологическом микропроцессоре белковые нити — агенты — получают энергию от АТФ, также как клетки в живых организмах.

    Ага, зачем людям ходить по асфальту, если можно асфальт двигать людями?) А так, вполне как в живых… Хотя, просится аналогия "пещерные люди использовали брошенные кем-то автомобили для хранения мяса".


  1. JuniorIL
    04.03.2016 18:39
    +2

    Секунду, это значит он и, пардон, какать будет так же, как люди??? О_о


  1. di2mot
    04.03.2016 21:26

    Модок: Начало.

    Заголовок спойлера


  1. micha030201
    04.03.2016 21:27
    +1

    Теперь у них ДЕЙСТВИТЕЛЬНО будет причина восстать!


  1. Keanor
    04.03.2016 21:28

    А когда-нибудь потом, их нужно будет уговаривать работать. Аргументируя дедлайнами.


  1. ra3vdx
    04.03.2016 21:36

    Интересно, музыка в ролике — как бы намекает или это аллюзия из "Тетриса"?

    А вообще, из статьи не очень понятно, о каких белках речь. В природе этим занимается миозин/актин.


  1. sumanai
    05.03.2016 03:06
    +2

    А со скоростью там что? Сомневаюсь, что двигающиеся протеины смогут обогнать электромагнитные волны в проводниках традиционных процессоров. Точнее это невозможно.


  1. kwolfy
    05.03.2016 11:06

    Не знаю, что на счёт суперкомпьютеров, но если как утверждается такой биологический процессор может иметь небольшие размеры, ждем наноботов


  1. ingumsky
    05.03.2016 15:48

    Так вот ты какой, биореактор…


  1. Sergey-S-Kovalev
    05.03.2016 20:52

    Так и представляю:
    Ученые перед выбором — пожрать самим, или покормить биологический комп, что бы он что то посчитал.