• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.03.2016
Редакция Naked Science
1 727

Разработан первый «живой» компьютер из белков

Вычислительное устройство, совсем непохожее на привычные нам кремниевые микросхемы, может стать основой для суперкомпьютера размером с обычный планшет. И почти «живого»: работать он будет благодаря белкам и энергии АТФ – как все живые организмы.

bio-computer-till
©Wikipedia / Автор: Milonia Larcius

Журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) публикует статью профессора Дэна Николау (Dan Nicolau) и его соавторов, в которой описана концепция «биокомпьютера», способного к невероятно быстрой параллельной обработке данных. Авторы создали и действующий прототип такой системы, которая не только более компактная, но и более экономичная, чем обычный компьютер. 
 
Идея появилась еще около 10 лет назад, и за время работы над ней к профессору Николау из американского Университета Макгилла присоединились коллеги из Германии, Швеции, Нидерландов. «Все началось с наброска на оберточной бумаге, – говорит ученый, – появившегося, наверное, после лишнего глотка рома и похожего на крошечных червей в лабиринте». Сегодня такой лабиринт готов. 
 
Это крошечный – около 1,5 см в поперечнике – квадратный «биочип» с выгравированной на поверхности диагональной сеткой канавок. Вдоль канавок движутся белки, позаимствованные у внутреннего скелета живой клетки, – тубулин микротрубочек и актин микрофиламентов. Как и в клетке, перемещение производят белковые «моторы», закрепленные на внутренней поверхности канавок миозином (актином) и кинезином (тубулином). Энергию для их движения поставляет растворенный в среде аденозинтрифосфат (АТФ). Авторы отмечают, что такая система работает при обычной температуре и не требует больших энергозатрат. 
 
Как можно понять, само вычисление «закодировано» в геометрической структуре сети канавок, движение белков по которым приводит к решению, как в некоторых неэлектронных компьютерах прошлого. Авторы описывают пример такой структуры для решения известной задачи о сумме подмножеств
 
Агенты-белки поступают на вход и могут покидать сеть на одном из выходов, каждому из которых соответствует число-решение. При этом некоторые развилки в сети имеют V-образную форму, где с 50-процентной вероятностью белок может повернуть налево или направо. Один вариант прибавит число к сумме, другой – отнимет ее, так что белок в итоге окажется на выходе, номер которого соответствует итоговой цифре. 
 
Актиновые филаменты и тубулиновые микротрубочки отличаются небольшими размерами (диаметр около 10 и 25 нм соответственно) и способны быстро перемещаться по направляющим диагональной сетки (5–10 мкм/с и 0,5–1 мкм/с). Это делает их отличными агентами для комбинаторных вычислений. Такая система теоретически способна проводить решение комбинаторных задач на порядки быстрее традиционных электронных микросхем.
 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 16:47
Ольга Иванова

Американские ученые описали новый вид уникального паукообразного с крепкими ногами, усыпанными шипами. Членистоногое жило в каменноугольном периоде и совершенно не похоже ни на один современный вид.

6 часов назад
Мария Азарова

Ученые провели эксперимент, в котором манипулировали кишечной микробиотой мужчин с помощью пищевых добавок. Так удалось показать, что состав микробиома влияет на решение добиваться справедливости для себя, «альтруистически» наказывая оппонента.

Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: