Вчені перетворюють бактерії на «живі процесори» для комп'ютерів

Вчені перетворюють бактерії на «живі процесори», відкриваючи нові можливості для біологічних обчислень. Ця технологія обіцяє змінити спосіб наших обчислень, заощадити енергію та розширити застосування в медицині та довкіллі.

Вчені експериментують з бактеріями в комп'ютерних процесорах

Вчені досліджують можливість перетворення бактерій на «живі процесори», що є новим напрямком у галузі біологічних обчислень. Замість того, щоб повністю покладатися на кремнієві чіпи, ця технологія використовує саме життя для обчислення, обробки та реагування на дані.

Це вважається важливим кроком вперед, який може відкрити еру більш сталих та енергозберігаючих обчислень.

Як працює «живий процесор»?

Відповідно, традиційна технологія, що спирається на електрику та транзистори, стала основою сучасного світу . Однак щойно з'явився перспективний напрямок – живий процесор. Замість штучних матеріалів ця технологія використовує життя бактерій для обробки інформації, відкриваючи абсолютно нову концепцію обчислювальної техніки.

Вставляючи спеціально розроблені фрагменти ДНК у бактерії, вчені перетворили їх на «біологічні логічні схеми». Коли їм подають вхідний сигнал, такий як присутність хімічної речовини, ці бактерії реагують світінням або здійсненням інших біологічних перетворень.

Ці реакції еквівалентні станам «увімкнено» або «вимкнено» в традиційних електронних схемах, що дозволяє бактеріям виконувати основні обчислення.

Хоча одна бактеріальна клітина має обмежені обчислювальні можливості, коли мільйони бактерій запрограмовані подібним чином і працюють одночасно, вони утворюють гігантську мережу обробки інформації, яка діє як біологічний суперкомп'ютер.

Ключова відмінність полягає в тому, що вся ця обробка інформації не споживає електричної енергії, а повністю залежить від природних реакцій життя.

Цей унікальний механізм надає живим процесорам кілька суттєвих переваг над кремнієвими чіпами. Здатність бактерій до самовідтворення дозволяє збільшувати кількість автоматизованих «процесорів» без необхідності дорогого виробництва. Крім того, вони споживають надзвичайно мало енергії, що є важливим фактором у тенденції до екологічно чистих обчислень.

Зокрема, бактерії здатні функціонувати в суворих умовах, в яких електронні чіпи не можуть, наприклад, всередині людського тіла, де вони можуть виявляти ранні ознаки захворювання та швидко реагувати.

З огляду на цей величезний потенціал, очікується, що живі процесори не лише доповнять, але й відкриють абсолютно новий напрямок для обчислювальних технологій, окрім домінування кремнієвих чіпів протягом десятиліть.

Виклики та перспективи в еру біокомп'ютерів

Незважаючи на свою перспективність, ця технологія все ще стикається зі значними труднощами. Біологічні реакції набагато повільніші, ніж електронні імпульси, що ускладнює досягнення швидкості обробки кремнієвих чіпів.

Крім того, середовище існування бактерій постійно змінюється, що ускладнює контроль та забезпечення стабільності системи.

Саме тому багато експертів вважають, що «живі процесори» навряд чи повністю замінять традиційні чіпи найближчим часом. Натомість вони стануть додатковим інструментом, що використовується в тих сферах, де електронні комп'ютери не можуть працювати.

Якщо дивитися далі, то ця технологія знаменує собою поєднання біології та цифрових технологій , розширюючи концепцію обчислень за межі друкованих плат та транзисторів.

Якщо дослідження продовжуватимуть розвиватися, може виникнути нова ера біообчислювальних технологій, де життя та технології злиються, пропонуючи енергозберігаючі, екологічно чисті рішення, які розширюють можливості штучного інтелекту зовсім іншим чином.

Потенційні застосування в медицині та житті

Одна з найцікавіших перспектив «живих процесорів» — їхнє потенційне застосування в персоналізованій медицині. Запрограмовані бактерії можна було б вводити в організм для моніторингу ознак захворювання та автоматично реагувати на виявлення відхилень.

Наприклад, «обчислювальна» бактерія може виявляти хімічні зміни в крові та викликати реакцію тривоги або навіть вивільняти молекулу ліків у режимі реального часу. Це відкриває можливості для проактивної охорони здоров’я, а не просто виявлення та лікування хвороби після появи симптомів.

Окрім медицини, дослідники також прогнозують, що «живий процесор» може бути використаний в управлінні навколишнім середовищем, наприклад, для виявлення забруднення або моніторингу природних екосистем.

Повернутися до теми

Туан Ві

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