علماء يحوّلون البكتيريا إلى "معالجات حية" لأجهزة الكمبيوتر

يُحوّل العلماء البكتيريا إلى "معالجات حية"، ما يفتح آفاقًا جديدة في الحوسبة البيولوجية. تَعِد هذه التقنية بتغيير طريقة حسابنا، وتوفير الطاقة، وتوسيع نطاق تطبيقاتها في الطب والبيئة.

علماء يجرون تجارب على البكتيريا في معالجات الكمبيوتر

يستكشف العلماء إمكانية تحويل البكتيريا إلى "معالجات حية"، وهو اتجاه جديد في مجال الحوسبة البيولوجية. فبدلاً من الاعتماد كليًا على رقائق السيليكون، تستغل هذه التقنية الحياة نفسها لحساب البيانات ومعالجتها والتفاعل معها.

ويعتبر هذا بمثابة خطوة مهمة إلى الأمام، والتي يمكن أن تفتح عصرًا جديدًا من الحوسبة المستدامة والموفرة للطاقة.

كيف يعمل "المعالج الحي"؟

وبناءً على ذلك، أصبح النظام التقليدي، القائم على الكهرباء والترانزستورات، ركيزة العالم الحديث. ومع ذلك، فقد ظهر مؤخرًا اتجاه واعد، وهو المعالجات الحية. فبدلاً من استخدام المواد الاصطناعية، تستغل هذه التقنية البكتيريا الحية لمعالجة المعلومات، مما يفتح آفاقًا جديدة كليًا في مجال الحوسبة.

بإدخال قطع مُصممة خصيصًا من الحمض النووي (DNA) في البكتيريا، حوّلها العلماء إلى "دوائر منطقية بيولوجية". عند تلقي إشارة مُدخلة، كوجود مادة كيميائية مثلاً، تستجيب هذه البكتيريا بالتوهج أو بإجراء تحولات بيولوجية أخرى.

وتعادل هذه التفاعلات حالات "التشغيل" أو "الإيقاف" في الدوائر الإلكترونية التقليدية، مما يسمح للبكتيريا بإجراء الحسابات الأساسية.

على الرغم من أن الخلية البكتيرية الواحدة لديها قدرات حسابية محدودة، إلا أنه عندما يتم برمجة ملايين البكتيريا بشكل مشابه وتعمل في وقت واحد، فإنها تشكل شبكة معالجة معلومات عملاقة تعمل مثل الكمبيوتر العملاق البيولوجي.

الفرق الرئيسي هنا هو أن عملية معالجة المعلومات بأكملها لا تستهلك طاقة كهربائية، بل تعتمد كليًا على ردود الفعل الطبيعية للحياة.

تمنح هذه الآلية الفريدة المعالجات الحية مزايا عديدة مقارنةً برقائق السيليكون. قدرة البكتيريا على التكاثر الذاتي تسمح بزيادة عدد "المعالجات" تلقائيًا دون الحاجة إلى تصنيع باهظ التكلفة. علاوة على ذلك، تستهلك طاقة منخفضة للغاية، وهو عامل مهم في التوجه نحو الحوسبة المستدامة.

وعلى وجه الخصوص، تتمتع البكتيريا بالقدرة على العمل في بيئات قاسية لا تستطيع الرقائق الإلكترونية العمل فيها، مثل داخل جسم الإنسان، حيث يمكنها اكتشاف العلامات المبكرة للمرض والاستجابة بسرعة.

وبفضل هذه الإمكانات الضخمة، فمن المتوقع أن تعمل المعالجات الحية ليس فقط على استكمال تكنولوجيا الحوسبة، بل وتفتح أيضاً اتجاهاً جديداً تماماً لها، إلى جانب هيمنة شرائح السيليكون لعقود من الزمن.

التحديات والآفاق في عصر الحوسبة الحيوية

رغم واعديتها، لا تزال هذه التقنية تواجه تحديات كبيرة. فالتفاعلات البيولوجية أبطأ بكثير من النبضات الإلكترونية، مما يجعل من الصعب مواكبة سرعة معالجة شرائح السيليكون.

علاوة على ذلك، فإن البيئة المعيشية للبكتيريا تتغير دائمًا، مما يجعل من الصعب السيطرة على النظام وضمان استقراره.

لهذا السبب، يعتقد العديد من الخبراء أن "المعالجات الحية" لن تحل محل الرقائق التقليدية كليًا في المستقبل القريب. بل ستصبح أدوات تكميلية تُستخدم في مجالات لا تستطيع الحواسيب الإلكترونية العمل فيها.

وإذا نظرنا إلى أبعد من ذلك، نجد أن هذه التكنولوجيا تمثل اندماج علم الأحياء والتكنولوجيا الرقمية ، مما يؤدي إلى توسيع مفهوم الحوسبة إلى ما هو أبعد من لوحات الدوائر والترانزستورات.

إذا استمر التقدم في الأبحاث، فقد ينشأ عصر جديد من الحوسبة الحيوية، حيث تندمج الحياة والتكنولوجيا، مما يوفر حلولاً موفرة للطاقة وصديقة للبيئة تعمل على توسيع نطاق الذكاء الاصطناعي بطريقة مختلفة تمامًا.

التطبيقات المحتملة في الطب والحياة

من أكثر الآفاق إثارةً للمعالجات الحية تطبيقها المحتمل في الطب الشخصي. إذ يُمكن إدخال بكتيريا مبرمجة إلى الجسم لرصد علامات المرض والاستجابة تلقائيًا عند اكتشاف أي خلل.

على سبيل المثال، تستطيع بكتيريا "حسابية" اكتشاف التغيرات الكيميائية في الدم، وتحفيز استجابة تنبيهية، أو حتى إطلاق جزيء دواء فوريًا. وهذا يفتح المجال أمام رعاية صحية استباقية، بدلًا من مجرد اكتشاف المرض وعلاجه بعد ظهور أعراضه.

وإلى جانب الطب، يتوقع الباحثون أيضًا أن يتم استخدام "المعالج الحي" في إدارة البيئة، مثل اكتشاف التلوث أو مراقبة النظم البيئية الطبيعية.

العودة إلى الموضوع

توان في

المصدر: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-bien-vi-khuyen-thanh-bo-xu-ly-song-cho-may-tinh-20250905110939843.htm