DNA υπολογιστής κατάφερε να λύσει ένα πρόβλημα λογικής, που κανένας άνθρωπος δεν θα μπορούσε να ολοκληρώσει με το χέρι, θέτοντας νέα δεδομένα γι αυτήν την τεχνολογία, που θα μπορούσε κάποια μέρα να αντικαταστήσει τον ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή σε ορισμένους τομείς. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στη πρόσφατη έκδοση της επιστημονικής επιθεώρηση Science
DNA υπολογιστής κατάφερε να λύσει ένα πρόβλημα λογικής, που κανένας άνθρωπος δεν θα μπορούσε να ολοκληρώσει με το χέρι, θέτοντας νέα δεδομένα γι αυτήν την τεχνολογία, που θα μπορούσε κάποια μέρα να αντικαταστήσει τον ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή σε ορισμένους τομείς. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στη πρόσφατη έκδοση της επιστημονικής επιθεώρηση Science. ,Το νέο πείραμα πραγματοποιήθηκε από τον καθηγητή πληροφορικής Leonard Adleman, ο οποίος το 1994 δημοσίευσε διάφορες εργασίες δείχνοντας ότι το DNA (το σπειροειδές μόριο που αποθηκεύει τις γενετικές πληροφορίες), θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να πραγματοποιήσει τους υπολογισμούς ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή.
Η ιδέα ήταν να χρησιμοποιηθεί μια έλικα του DNA για να αντιπροσωπεύσει ένα πρόβλημα μαθηματικών ή λογικής, και κατόπιν να παραγάγει τρισεκκατομύρια άλλων μοναδικών τμημάτων DNA, κάθε ένα από τα οποία αντιπροσωπεύει μια πιθανή λύση. Εκμεταλλευόμενος τον τρόπο με τον οποίο τα τμήματα DNA ενώνονται μεταξύ τους, ο υπολογιστής μπορεί να απομακρύνει τις λάθος λύσεις μέχρις ότου να μείνει μόνο εκείνο το σκέλος που λύνει ακριβώς το πρόβλημα. Αν και δεν είναι ακόμα καθόλου κοντά στην παραγωγή, οι "υπολογιστές DNA έχουν διάφορα ελκυστικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα," είπε ο Adleman, διακεκριμένος καθηγητής της Πληροφορικής και των Βιολογικών Επιστημών στη σχολή USC της Εφαρμοσμένης Μηχανικής. "Είναι μαζικά παράλληλοι (δουλεύουν παράλληλα), υπολογίζουν με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια και μπορούν να διατηρήσουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών".
Το πρώτο πείραμα του Adleman απέδειξε ότι ο υπολογισμός με τα μόρια ήταν δυνατός. Αλλά το πρόβλημα που λύθηκε - για να βρει την κοντινότερη διαδρομή μεταξύ επτά πόλεων -- θα μπορούσε εύκολα να έχει λυθεί από έναν άνθρωπο με ένα μολύβι και ένα χαρτί. Το νέο πείραμα του Adleman λύνει ένα πρόβλημα που απαιτεί την αξιολόγηση περισσότερων από ένα εκατομμύριο πιθανών λύσεων - πάρα πολύ σύνθετων για να μπορεί να λύθει χωρίς την υποστήριξη από ένα υπολογιστή. Το πρόβλημα περιείχε ένα σύνολο 20 τιμών που αλληλοσχετίζονταν μεταξύ τους με μια σύνθετη σχέση.
Ο βασικός συνεργάτης του Adleman, Nickolas Chelyapov, παρομοίασε το πρόβλημα με το εξής παράδειγμα: Φανταστείτε ότι ένας ιδιότροπος πελάτης πηγαίνει σε μια έκθεση αυτοκινήτων με ένα εκατομύριο αυτοκίνητα και δίνει στον πωλητή μια περίπλοκη λίστα κριτηρίων για το αυτοκίνητο που θέλει. "Πρώτα," λέει, "το θέλω να είναι είτε Cadillac ή καμπριολέ ή κόκκινο. Δεύτερον εάν είναι Cadillac τότε πρέπει να έχει τέσσερα καθίσματα ή μια τάπα βενζίνης που να κλειδώνει. Τρίτον εάν είναι καμπριολέ δεν πρέπει να είναι Cadillac ή πρέπει να έχει δύο καθίσματα." Ο πελάτης δίνει έναν κατάλογο 24 τέτοιων όρων, και ο πωλητής πρέπει να βρει το ένα αυτοκίνητο στο απόθεμα που καλύπτει όλες τις απαιτήσεις. (Ο Adleman και η ομάδα του επέλεξαν ένα πρόβλημα που ήξεραν ότι είχε μόνο μια λύση.) Ο πωλητής θα πρέπει να ελέγξει ολόκληρο τον κατάλογο του πελάτη για κάθε ένα από τα εκατομμύρια αυτοκίνητα, διαδικασία μάλλον μάταιη εκτός και αν τρέχει ή σκέφτεται με υπεράνθρωπες ταχύτητες.
Αυτή η σειριακή μέθοδος είναι ο τρόπος που ένας ψηφιακός ηλεκτρονικός υπολογιστής λύνει ένα τέτοιο πρόβλημα. Αντίθετα, ένας υπολογιστής DNA λειτουργεί παράλληλα - με τα αμέτρητα μόρια που ταλαντεύονται γύρω-γύρω μαζί μονομιάς. Αυτό ισοδυναμεί στο παραπάνω παράδειγμα με το να έχει κάθε αυτοκίνητο της έκθεσης έναν προσωπικό βοηθό, ο οποίος θα ακούσει τον ιδιότροπο κατάλογο του πελάτη και αν δεν πληρεί τα κριτήρια θα οδηγήσει το αυτοκίνητο εκτός της έκθεσης. Έτσι μετά από λίγο η έκθεση θα περιέχει μόνο το ιδανικό αυτοκίνητο. Ενώ ο χρόνος επίλυσης του προβλήματος αυξάνεται εκθετικά (2 ..4 ..8 ..16... ) για τους σειριακούς υπολογιστές, αυξάνεται μόνο γραμμικά (2 ..4 ..6 ..8... ) για τους παράλληλους υπολογιστές.
Από την άλλη πλευρά όμως ο υπολογιστής DNA πρέπει να ξεπεράσει τον ηλεκτρονικό υπολογιστή στα σύνθετα συνδυαστικά προβλήματα -όπως π.χ. είναι το "σπάσιμο" κρυπτογραφημένων σχεδίων. Δυστυχώς οι υπολογιστές DNA είναι ακόμα πολύ επιρρεπείς σε λάθη για να επιτύχουν μεγάλα επιτεύγματα. "Στον προηγούμενο αιώνα γίναμε πραγματικά καλοί στα να ελέγχουμε τα ηλεκτρόνια ," είπε ο Adleman. "Θα χρειαζόταν μια πραγματική επανάσταση στην τεχνολογία που εργάζεται με τα μεγάλα βιομόρια όπως το DNA για τους μοριακούς υπολογιστές για να ξεπεράσουν τα ηλεκτρονικά αντίστοιχά τους." Ακόμα, κι αν κανένας δεν βρει τρόπο να ξεπεράσει τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, στα πολύ σύνθετα προβλήματα, οι υπολογιστές DNA μπορεί να βρούν εφαρμογή σε άλλες περιοχές. "Είναι πιθανό ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τους υπολογιστές DNA για να ελέγξουμε τα χημικά και βιολογικά συστήματα με έναν τρόπο που είναι ανάλογος με τον τρόπο που χρησιμοποιούμε τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές για να ελέγξουμε τα ηλεκτρικά και μηχανικά συστήματα".
Ο Adelman πρότεινε, για παράδειγμα , ότι τέτοια συστήματα ίσως μια μέρα να χρησιμοποιηθούν στα ζωντανά κύτταρα, και να ''τρέξουν'' πολύπλοκα ψηφιακά προγράμματα που θα αλληλεπιδράσουν με τις φυσικές βιοχημικές διεργασίες των κυττάρων. "Έχουμε αποδείξει με αυτούς τους υπολογισμούς ότι τα βιολογικά μόρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μη βιολογικούς λόγους. Είναι θαυμαστές μικρές μηχανές. Καταχωρούν την ενέργεια και τις πληροφοριες, κόβουν, συγκολλούν και αντιγράφουν. Χτίστηκαν μετά από 3 δισεκατομμύρια έτη εξέλιξης, και μόλις αρχίζουμε να βρίσκουμε την δυνατότητά τους να εξυπηρετήσουν τους μη βιολογικούς σκοπούς. Η φύση μας έχει δώσει μια απίστευτη εργαλειοθήκη, και μόλις αρχίζουμε να εξερευνούμε τι μπορούμε να χτίσουμε με αυτή".
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από τις επιχορηγήσεις διαφόρων μεγάλων οργανισμών της Αμερικής Defense Advanced Research Projects Administration (DARPA), Office of Naval Research (ONR), Jet Propulsion Laboratory, NASA Ames Research Center, National Science Foundation.
