Wissenschaftler verwandeln Bakterien in „lebende Prozessoren“ für Computer

Wissenschaftler verwandeln Bakterien in „lebende Prozessoren“ und eröffnen damit neue Wege für das biologische Rechnen. Die Technologie verspricht, unsere Art zu rechnen zu verändern, Energie zu sparen und die Anwendungsmöglichkeiten in Medizin und Umwelt zu erweitern.

Wissenschaftler experimentieren mit Bakterien, die in Computerprozessoren eingebaut werden.

Wissenschaftler erforschen die Möglichkeit, Bakterien in „lebende Prozessoren“ zu verwandeln – ein neuer Ansatz im Bereich des biologischen Rechnens. Anstatt sich ausschließlich auf Siliziumchips zu verlassen, nutzt diese Technologie das Leben selbst, um Daten zu berechnen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren.

Dies wird als wichtiger Fortschritt angesehen, der eine Ära nachhaltigerer und energiesparenderer Computertechnologie einläuten könnte.

Wie funktioniert ein „lebender Prozessor“?

Demnach ist die traditionelle, auf Elektrizität und Transistoren basierende Technologie zum Fundament der modernen Welt geworden. Doch nun zeichnet sich eine vielversprechende Richtung ab: der lebende Prozessor. Anstatt künstliche Materialien zu verwenden, nutzt diese Technologie das Leben von Bakterien zur Informationsverarbeitung und eröffnet damit ein völlig neues Computerkonzept.

Durch das Einfügen speziell entwickelter DNA-Abschnitte in Bakterien haben Wissenschaftler diese in „biologische Logikschaltungen“ verwandelt. Bei einem Eingangssignal, wie beispielsweise dem Vorhandensein einer Chemikalie, reagieren diese Bakterien, indem sie leuchten oder andere biologische Umwandlungen durchführen.

Diese Reaktionen entsprechen den Zuständen „Ein“ oder „Aus“ in herkömmlichen elektronischen Schaltkreisen und ermöglichen es Bakterien, grundlegende Berechnungen durchzuführen.

Obwohl eine einzelne Bakterienzelle nur über begrenzte Rechenkapazitäten verfügt, bilden Millionen von Bakterien, die auf ähnliche Weise programmiert sind und gleichzeitig arbeiten, ein riesiges Informationsverarbeitungsnetzwerk, das wie ein biologischer Supercomputer fungiert.

Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass diese gesamte Informationsverarbeitung keine elektrische Energie verbraucht, sondern ausschließlich auf natürlichen Lebensreaktionen beruht.

Dieser einzigartige Mechanismus verleiht lebenden Prozessoren gegenüber Siliziumchips mehrere entscheidende Vorteile. Die Fähigkeit der Bakterien zur Selbstreplikation ermöglicht die einfache Skalierung der automatisierten „Prozessoren“ ohne aufwändige Fertigung. Zudem verbrauchen sie extrem wenig Energie – ein wichtiger Faktor im Trend hin zu nachhaltigem Computing.

Bakterien sind insbesondere in der Lage, in rauen Umgebungen zu funktionieren, in denen elektronische Chips nicht funktionieren können, wie zum Beispiel im menschlichen Körper, wo sie frühe Anzeichen von Krankheiten erkennen und schnell reagieren können.

Mit diesem enormen Potenzial dürften lebende Prozessoren die Computertechnologie nicht nur ergänzen, sondern ihr neben der jahrzehntelangen Dominanz von Siliziumchips eine völlig neue Richtung eröffnen.

Herausforderungen und Perspektiven im Zeitalter des Biocomputings

Trotz ihres Potenzials steht die Technologie noch vor erheblichen Herausforderungen. Biologische Reaktionen verlaufen deutlich langsamer als elektronische Impulse, was es schwierig macht, die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Siliziumchips zu erreichen.

Darüber hinaus verändert sich die Lebensumgebung der Bakterien ständig, was es schwierig macht, die Stabilität des Systems zu kontrollieren und zu gewährleisten.

Aus diesem Grund gehen viele Experten davon aus, dass „lebende Prozessoren“ herkömmliche Chips in naher Zukunft nicht vollständig ersetzen werden. Vielmehr werden sie ein ergänzendes Werkzeug sein, das in Bereichen eingesetzt wird, in denen herkömmliche Computer nicht funktionieren.

Darüber hinaus stellt diese Technologie eine Verschmelzung von Biologie und digitaler Technologie dar und erweitert das Konzept des Rechnens über Leiterplatten und Transistoren hinaus.

Wenn die Forschung weiterhin Fortschritte macht, könnte eine neue Ära des Biocomputings entstehen, in der Leben und Technologie verschmelzen und energiesparende, umweltfreundliche Lösungen bieten, die die künstliche Intelligenz auf völlig andere Weise erweitern.

Mögliche Anwendungen in Medizin und Leben

Eine der vielversprechendsten Perspektiven für „lebende Prozessoren“ liegt in ihrem Potenzial für personalisierte Medizin. Programmierte Bakterien könnten in den Körper eingebracht werden, um Krankheitsanzeichen zu erkennen und bei Auffälligkeiten automatisch zu reagieren.

Ein „computergesteuertes“ Bakterium könnte beispielsweise chemische Veränderungen im Blut erkennen und eine Alarmreaktion auslösen oder sogar in Echtzeit ein Wirkstoffmolekül freisetzen. Dies eröffnet die Möglichkeit einer proaktiven Gesundheitsversorgung, anstatt Krankheiten erst nach dem Auftreten von Symptomen zu erkennen und zu behandeln.

Über den medizinischen Bereich hinaus prognostizieren die Forscher auch, dass der „lebende Prozessor“ im Umweltmanagement eingesetzt werden könnte, beispielsweise zur Erkennung von Umweltverschmutzungen oder zur Überwachung natürlicher Ökosysteme.

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Tuan Vi

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