Ученые превратили бактерии в «живые процессоры» для компьютеров

Учёные превращают бактерии в «живые процессоры», открывая новые возможности для биологических вычислений. Эта технология обещает изменить наши методы вычислений, сэкономить энергию и расширить её применение в медицине и охране окружающей среды.

Ученые экспериментируют с бактериями в компьютерных процессорах

Учёные изучают возможность превращения бактерий в «живые процессоры» — новое направление в области биологических вычислений. Вместо того, чтобы полагаться исключительно на кремниевые чипы, эта технология использует саму жизнь для вычислений, обработки данных и реагирования на них.

Это считается важным шагом вперед, который может открыть эру более устойчивых и энергосберегающих вычислений.

Как работает «живой процессор»?

Соответственно, традиционная технология, основанная на электричестве и транзисторах, стала основой современного мира . Однако недавно появилось перспективное направление — живой процессор. Вместо искусственных материалов эта технология использует для обработки информации жизнь бактерий, открывая совершенно новую концепцию вычислений.

Внедряя в бактерии специально разработанные фрагменты ДНК, учёные превратили их в «биологические логические схемы». При подаче входного сигнала, например, при наличии химического вещества, эти бактерии реагируют свечением или другими биологическими превращениями.

Эти реакции эквивалентны состояниям «включено» и «выключено» в традиционных электронных схемах, что позволяет бактериям выполнять простейшие вычисления.

Хотя отдельная бактериальная клетка имеет ограниченные вычислительные возможности, когда миллионы бактерий запрограммированы одинаково и действуют одновременно, они образуют гигантскую сеть обработки информации, которая действует как биологический суперкомпьютер.

Ключевое отличие здесь в том, что вся эта обработка информации не потребляет электрическую энергию, а полностью опирается на естественные реакции жизни.

Этот уникальный механизм даёт живым процессорам ряд существенных преимуществ по сравнению с кремниевыми чипами. Способность бактерий к саморепликации позволяет масштабировать количество автоматизированных «процессоров» без необходимости дорогостоящего производства. Кроме того, они потребляют крайне мало энергии, что является важным фактором в тенденции к устойчивым вычислениям.

В частности, бактерии способны функционировать в суровых условиях, в которых не могут работать электронные чипы, например, внутри организма человека, где они могут обнаруживать ранние признаки заболевания и быстро реагировать.

Ожидается, что благодаря такому огромному потенциалу живые процессоры не только дополнят, но и откроют совершенно новое направление в вычислительной технике, помимо доминирования кремниевых чипов на протяжении десятилетий.

Проблемы и перспективы эпохи биокомпьютеров

Несмотря на свою многообещающую перспективность, эта технология всё ещё сталкивается со значительными проблемами. Биологические реакции гораздо медленнее электронных импульсов, что затрудняет достижение скорости обработки данных, сравнимой с кремниевыми чипами.

Кроме того, среда обитания бактерий постоянно меняется, что затрудняет контроль и обеспечение стабильности системы.

Именно поэтому многие эксперты полагают, что «живые процессоры» вряд ли полностью заменят традиционные чипы в ближайшем будущем. Вместо этого они станут вспомогательным инструментом, используемым там, где электронные вычислительные машины не могут работать.

Если заглянуть глубже, эта технология представляет собой синтез биологии и цифровых технологий , расширяя концепцию вычислений за пределы печатных плат и транзисторов.

Если исследования продолжат развиваться, может наступить новая эра биокомпьютерных технологий, в которой жизнь и технологии сольются воедино, предлагая энергосберегающие, экологически безопасные решения, которые совершенно по-новому расширяют возможности искусственного интеллекта.

Возможные применения в медицине и жизни

Одна из самых захватывающих перспектив «живых процессоров» — их потенциальное применение в персонализированной медицине. Запрограммированные бактерии можно вводить в организм для отслеживания признаков заболевания и автоматического реагирования при обнаружении отклонений.

Например, «вычислительная» бактерия могла бы обнаруживать химические изменения в крови и запускать сигнал тревоги или даже высвобождать молекулу лекарства в режиме реального времени. Это открывает возможность проактивного здравоохранения, а не только выявления и лечения заболеваний после появления симптомов.

Помимо медицины, исследователи также прогнозируют, что «живой процессор» может найти применение в управлении окружающей средой, например, для обнаружения загрязнений или мониторинга природных экосистем.

Вернуться к теме

Туан Ви

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