Разработан первый «живой» компьютер из белков — Naked Science
5 минут
Редакция

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

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.
Позавчера, 21:59
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Вчера, 19:42
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 10:58
3 минуты
Сергей Васильев

Если хозяин уделяет внимание потенциальному «конкуренту», собаки могут демонстрировать настоящее ревнивое поведение.

Позавчера, 21:59
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

4 апреля
23 минуты
Александр Березин

Немецкие ученые проанализировали склонность жителей восьми стран носить маски и соблюдать антиковидные меры. Самыми «несклонными» оказались граждане США, Швеции, Польши и России, а самыми склонными — немцы, англичане, французы и испанцы. Исследователи пришли к выводу: чем ниже склонность, тем выше смертность. В нашей стране реальная смертность от Covid-19 в несколько раз выше, чем официальная от оперштаба, то есть на деле эффект от пренебрежения масками и дистанцированием, вероятно, весомее. Разбираемся в деталях и в том, как это связано с провалом вакцинации от коронавируса в России.

3 апреля
7 минут
Мария Азарова

Развитие лишних половых членов встречается у одного из пяти-шести миллионов новорожденных. На долю медиков из Курдистана выпал вовсе уникальный случай — трехмесячный мальчик появился на свет с трифаллией.

11 марта
7 минут
Василий Парфенов

Абсолютно фантастический варп-двигатель, с теоретической точки зрения, интересен тем, что принцип его работы сам по себе не нарушает никаких законов физики. Вот только для работы такого устройства потребуются несуществующие материалы с невозможными свойствами — например, отрицательной плотностью энергии. Однако немецкий физик внимательно изучил более ранние научные работы по теме и нашел хитрую лазейку, которая позволяет хотя бы теоретически описать подобный способ передвижения без использования экзотических и аномальных материй.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: