นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแบคทีเรียให้กลายเป็น 'โปรเซสเซอร์ที่มีชีวิต' สำหรับคอมพิวเตอร์

นักวิทยาศาสตร์กำลังเปลี่ยนแบคทีเรียให้กลายเป็น "ตัวประมวลผลที่มีชีวิต" ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับการคำนวณทางชีวภาพ เทคโนโลยีนี้สัญญาว่าจะเปลี่ยนแปลงวิธีการคำนวณของเรา ประหยัดพลังงาน และขยายการประยุกต์ใช้งานทางการแพทย์และสิ่งแวดล้อม

นักวิทยาศาสตร์ ทดลองกับแบคทีเรียในโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์

นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแบคทีเรียให้กลายเป็น "ตัวประมวลผลที่มีชีวิต" ซึ่งเป็นทิศทางใหม่ในสาขาการประมวลผลทางชีวภาพ แทนที่จะพึ่งพาชิปซิลิคอนเพียงอย่างเดียว เทคโนโลยีนี้ใช้ประโยชน์จากสิ่งมีชีวิตในการคำนวณ ประมวลผล และตอบสนองต่อข้อมูล

ถือเป็นก้าวสำคัญที่จะเปิดประตูสู่ยุคการประมวลผลที่ยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากยิ่งขึ้น

“โปรเซสเซอร์ที่มีชีวิต” ทำงานอย่างไร?

ด้วยเหตุนี้ แนวคิดดั้งเดิมที่อาศัยไฟฟ้าและทรานซิสเตอร์จึงกลายเป็นเสาหลักของ โลก ยุคใหม่ อย่างไรก็ตาม ทิศทางที่น่าสนใจเพิ่งปรากฏขึ้น นั่นคือหน่วยประมวลผลที่มีชีวิต แทนที่จะใช้วัสดุเทียม เทคโนโลยีนี้ใช้ประโยชน์จากแบคทีเรียในการประมวลผลข้อมูล เปิดประตูสู่แนวคิดใหม่แห่งการประมวลผล

นักวิทยาศาสตร์ได้เปลี่ยนชิ้นส่วน DNA ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษให้กลายเป็น "วงจรตรรกะทางชีววิทยา" ด้วยการใส่ชิ้นส่วน DNA ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเข้าไปในแบคทีเรีย เมื่อได้รับสัญญาณอินพุต เช่น สารเคมี แบคทีเรียเหล่านี้จะตอบสนองด้วยการเปล่งแสงหรือทำการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพอื่นๆ

ปฏิกิริยาเหล่านี้เทียบเท่ากับสถานะ "เปิด" หรือ "ปิด" ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม ช่วยให้แบคทีเรียสามารถคำนวณขั้นพื้นฐานได้

แม้ว่าเซลล์แบคทีเรียเพียงเซลล์เดียวจะมีศักยภาพในการคำนวณที่จำกัด แต่เมื่อมีการตั้งโปรแกรมแบคทีเรียนับล้านตัวในลักษณะเดียวกันและทำงานพร้อมๆ กัน แบคทีเรียเหล่านั้นก็จะรวมตัวกันเป็นเครือข่ายประมวลผลข้อมูลขนาดยักษ์ที่ทำหน้าที่เหมือนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทางชีววิทยา

ความแตกต่างที่สำคัญที่นี่คือการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดนี้ไม่ใช้พลังงานไฟฟ้า แต่อาศัยปฏิกิริยาธรรมชาติของชีวิตเท่านั้น

กลไกอันเป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้โปรเซสเซอร์ที่มีชีวิตมีข้อได้เปรียบเหนือชิปซิลิคอนหลายประการ ความสามารถในการจำลองตัวเองของแบคทีเรียทำให้สามารถเพิ่มจำนวน "โปรเซสเซอร์" อัตโนมัติได้โดยไม่จำเป็นต้องมีต้นทุนการผลิตสูง นอกจากนี้ โปรเซสเซอร์เหล่านี้ยังใช้พลังงานต่ำมาก ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในแนวโน้มการประมวลผลแบบยั่งยืน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบคทีเรียสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งชิปอิเล็กทรอนิกส์ทำไม่ได้ เช่น ภายในร่างกายมนุษย์ ซึ่งแบคทีเรียสามารถตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของโรคและตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว

ด้วยศักยภาพมหาศาลเหล่านี้ คาดว่าโปรเซสเซอร์ที่มีชีวิตจะไม่เพียงแต่เข้ามาเสริมเท่านั้น แต่ยังเปิดทิศทางใหม่ให้กับเทคโนโลยีการประมวลผล นอกเหนือจากการครองตลาดชิปซิลิกอนเป็นเวลาหลายทศวรรษอีกด้วย

ความท้าทายและแนวโน้มในยุคของการคำนวณทางชีวการแพทย์

แม้จะมีอนาคตที่สดใส แต่เทคโนโลยีนี้ยังคงเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญ ปฏิกิริยาทางชีวภาพนั้นช้ากว่าพัลส์อิเล็กทรอนิกส์มาก ทำให้ยากที่จะเทียบเคียงความเร็วในการประมวลผลของชิปซิลิคอน

นอกจากนี้ สภาพแวดล้อมในการดำรงชีวิตของแบคทีเรียก็เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ ทำให้ยากต่อการควบคุมและรักษาเสถียรภาพของระบบ

นี่คือเหตุผลที่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนเชื่อว่า "โปรเซสเซอร์ที่มีชีวิต" ไม่น่าจะมาแทนที่ชิปแบบดั้งเดิมได้อย่างสมบูรณ์ในอนาคตอันใกล้นี้ แต่จะกลายเป็นเครื่องมือเสริมที่ใช้ในพื้นที่ที่คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถทำงานได้

เมื่อมองไปไกลกว่านี้ เทคโนโลยีนี้ถือเป็นการผสมผสานระหว่างชีววิทยาและ เทคโนโลยีดิจิทัล โดยขยายแนวคิดการประมวลผลไปไกลเกินกว่าแผงวงจรและทรานซิสเตอร์

หากการวิจัยยังคงก้าวหน้าต่อไป ยุคใหม่ของการคำนวณทางชีวการแพทย์อาจเกิดขึ้น โดยที่ชีวิตและเทคโนโลยีผสานรวมกันเป็นหนึ่ง มอบโซลูชันที่ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ขยายปัญญาประดิษฐ์ไปในรูปแบบที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในด้านการแพทย์และชีวิต

หนึ่งในโอกาสที่น่าตื่นเต้นที่สุดสำหรับ “เครื่องประมวลผลที่มีชีวิต” คือการประยุกต์ใช้ที่มีศักยภาพในการแพทย์เฉพาะบุคคล แบคทีเรียที่ถูกโปรแกรมไว้สามารถถูกนำเข้าสู่ร่างกายเพื่อตรวจหาสัญญาณของโรค และตอบสนองโดยอัตโนมัติเมื่อตรวจพบความผิดปกติ

ยกตัวอย่างเช่น แบคทีเรีย “เชิงคำนวณ” สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเลือด และกระตุ้นการตอบสนองแบบแจ้งเตือน หรือแม้แต่ปล่อยโมเลกุลยาออกมาแบบเรียลไทม์ สิ่งนี้เปิดโอกาสให้มีการดูแลสุขภาพเชิงรุก แทนที่จะเพียงแค่ตรวจหาและรักษาโรคหลังจากมีอาการแล้ว

นอกเหนือจากทางการแพทย์แล้ว นักวิจัยยังคาดการณ์ว่า "เครื่องประมวลผลที่มีชีวิต" อาจนำไปใช้ในการจัดการสิ่งแวดล้อม เช่น การตรวจจับมลพิษหรือการตรวจสอบระบบนิเวศธรรมชาติ

กลับสู่หัวข้อ

ตวน วี

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