Komputer na bakterie

Na naszych oczach realizuje się fantastyczny do niedawna pomysł połączenia informatyki z biologią. Nowe procesory i pamięci produkowane na bazie substancji organicznych znajdą zastosowanie w systemach przetwarzania równoległego, sieciach neuronowych i układach symulujących działanie ludzkiego mózgu.

Na naszych oczach realizuje się fantastyczny do niedawna pomysł połączenia informatyki z biologią. Nowe procesory i pamięci produkowane na bazie substancji organicznych znajdą zastosowanie w systemach przetwarzania równoległego, sieciach neuronowych i układach symulujących działanie ludzkiego mózgu.

Głęboko w słonych bagnach przez 3,5 mld lat przebywały bakterie, które przetrwały wszystkie kataklizmy spowodowane przez naturę i człowieka. Udało im się przeżyć w warunkach najgorszych z możliwych i teraz - gdy przyszedł ich czas - wychodzą z ciemności na powierzchnię, aby zagościć w naszych komputerach. Białko tych bakterii już za kilka lat znajdzie zastosowanie w optycznych systemach pamięci komputerowych.

Nie jest to wcale jedyny przykład projektu, w którym tworzy się przyszłościowe rozwiązania przez połączenie sił dwóch nauk: informatyki i biologii. W pracowniach naukowców kształtują się pomysły takie, jak przetwarzanie danych za pomocą DNA, algorytmy genetyczne, a nawet wszczepianie elementów elektronicznych do żywych mózgów. Efektem zastosowania takich technologii będzie m.in. stworzenie systemów komputerowych posługujących się ludzką mową, rozwój sieci neuronowych naśladujących działanie mózgu, a w dalszej przyszłości znaczący postęp w pracach nad projektem najpilniej obserwowanym przez opinię publiczną: stworzeniem Sztucznej Inteligencji.

W stronę bioelektroniki

Projekty, nad którymi pracuje się dzisiaj, są często na tak niewielkim stopniu zaawansowania, że nie można uzyskać zbyt wielu informacji na ich temat. Naukowcy są bardzo wstrzemięźliwi z udostępnianiem szczegółów swych badań, jeśli uznają, że osiągnięte przez nich rezultaty nie są zadowalające. Pamiętajmy wszakże, iż mówimy o sprawach znajdujących się niemal na granicy ludzkiego poznania i przez wielu wciąż uznawanych za futurystyczne. Oto kilka ośrodków badawczych na których temat udało się co nieco dowiedzieć:

- Science Applications International Corp. z McLean w stanie Virginia. Pracuje się tu z neuronami pobieranymi z mózgów szczurów laboratoryjnych. Komórki takie próbuje się hodować w probówkach i wszczepiać do układów elektronicznych. Uczeni przewidują pojawienie się pierwszych urządzeń bioelektronicznych tego typu za trzy do pięciu lat.

- Uniwersytet Południowej Kalifornii. Pracujący tam prof. Leonard Adelman wprowadził ostatnio świat naukowy w prawdziwe zdumienie opisując swoje doświadczenia z DNA. Skonstruował on "komputer genetyczny", w którym wykorzystał pasma DNA do wykonywania obliczeń matematycznych. Przy rozwiązywaniu średniej wielkości problemów urządzenie uzyskuje co prawda czas o ok. 30 minut gorszy, niż współczesne superkomputery - jednak przy zadaniach prawdziwie czasochłonnych jego zalety ukazują się w całej pełni.

Pod koniec zeszłego roku Adelman użył swojego komputera do rozwiązania sławnego w matematyce "problemu komiwojażera". Pewien akwizytor musi odwiedzić siedem miast, z których każde połączone jest jednokierunkowymi drogami z dwoma innymi. Należy znaleźć najkrótszą drogę, która pozwoli komiwojażerowi odwiedzić wszystkie miasta. Zadanie to jest na tyle złożone, że tradycyjne komputery potrzebują lat, aby je rozwiązać - komputer genetyczny poradził sobie w zdumiewająco krótkim czasie jednego tygodnia.

Co więcej, urządzenie takie zużywa minimalne ilości energii - kilka miliardów razy mniej, niż dzisiejsze komputery, wykonując przy tym kilka miliardów operacji jednocześnie. Obliczono, że układy pamięci zbudowane z cząstek DNA o łącznej wadze pół kilograma mogą zgromadzić więcej danych, niż pamięci wszystkich komputerów kiedykolwiek zbudowanych na świecie. Ten nieprawdopodobny bank danych mógłby zostać umieszczony w zawiesinie o objętości 1 tys. litrów - inaczej mówiąc, można go zmieścić w sześciennym pojemniku o boku jednego metra(!!).

Odbyły się już pierwsze rozmowy z IBM i kilkoma innymi firmami komputerowymi - prawdopodobnie za pięć lat pierwszy seryjny komputer genetyczny pojawi się na rynku. Nie zastąpi on PC, ponieważ stosowany będzie do rozwiązywania dużych, złożonych problemów, których nie można rozwiązać żadnym innym sposobem.

- Nestor Inc. z Providence w stanie Rhode Island. Od 1990 roku pracuje się tu nad skonstruowaniem układu naśladującego działanie ludzkiego mózgu. Działający już chip składa się z 1024 krzemowych "neuronów" i potrafi wykonywać 57 mld operacji na sekundę (przypomnijmy, że Pentium 100 MHz wykonuje ok. 200 mln instrukcji/sek.). Sprzedawane są już takie układy na kartach typu ISA, PCI oraz VME. Za ich pomocą można budować tzw. sieci neuronowe, będące repliką połączeń komórek nerwowych. Sieci takie potrafią naśladować niektóre czynności mózgu, zwłaszcza w zakresie asocjacyjnego wyszukiwania informacji w dużych bazach danych.

Sieci neuronowe znalazły już zastosowanie w firmach i instytucjach w USA. Policja w Chicago zastosowała je do analizy danych osobowych swoich 12,5 tys. pracowników aby zidentyfikować grupę policjantów o zwiększonym ryzyku złego zachowania w pracy. Program wytypował 91 osób - w przypadku ponad połowy z nich podejrzenia potwierdziły się. Sieci stosowane są przez maklerów do przewidywania trendów giełdowych, przez banki do wykrywania oszustw kredytowych, a także przez linie lotnicze do optymalizacji ruchu pasażerskiego. Firma Lexicus opracowała oprogramowanie do rozpoznawania pisma odręcznego również oparte na sieciach neuronowych.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200