Tutkijat kehittivät bakteerien avulla toimivan biotietokoneen

(7.11.2026) McGill yliopiston johtama tutkimusryhmä on kehittänyt bakteeripohjaisen biotietokoneen, joka pystyy ratkaisemaan suuria ja monimutkaisia ongelmia käyttämällä vain murto-osan standarditietokoneiden ("puolijohdetietokoneiden") vaatimasta muistista ja resursseista. Mahdollisia sovelluksia ovat salaus, molekyylibiologia ja tekoäly (AI), tutkijat sanoivat.

Puolijohteiset tietokoneet testaavat kutakin mahdollista ratkaisua peräkkäin, mikä voi viedä vuosia tai jopa vuosisatoja tulosten saamiseksi monimutkaisissa ongelmissa. Sitä vastoin bakteerit voivat tutkia useita mahdollisia ratkaisuja samanaikaisesti. Lisäksi bakteerit voivat jakautua luodakseen lisää biologisia "prosessoreita", he selittivät.

”Nykyaikaiset elektroniset tietokoneet suorittavat miljoonia operaatioita sekunnissa käyttämällä yhtä sirua”, sanoo professori Dan Nicolau. ”Bakteerien jakautumisen ansiosta meillä on miljoona sirua työskentelemässä samanaikaisesti. Useampi siru tarkoittaa, että ongelma voidaan ratkaista nopeammin, vaikka jokaisen ”prosessorin” operaatioiden määrä sekunnissa olisi hitaampi.”

”Bakteerien eksponentiaalinen jakautuminen voi kasvaa ongelman kokoiseksi. Se on täysin uusi laskentatapa”, hän sanoi.

Mahdollisuuksien tutkiminen rinnakkain

Hanke on tulosta 20 vuotta kestäneestä, laitosten välisestä yhteistyöstä Kanadan, Euroopan, Yhdistyneen kuningaskunnan ja Australian tutkijoiden kesken.

Biotietokonettaan varten tutkijat käänsivät klassisen ongelman mahdollisten vaihtoehtojen graafiksi ja loivat sen sitten uudelleen pienten, toisiinsa liittyvien kanavien verkostona, jonka kautta bakteerit voisivat tutkia useita reittejä. Jokainen reitti verkostossa edusti erilaista mahdollista ratkaisua, kun taas erityiset "logiikkaportti"-liitokset edustivat päätöksentekopisteitä.

Kun nopeasti jakautuvat bakteerit liikkuivat kanavia pitkin, ne tutkivat yhdessä useita reittejä samanaikaisesti testaten suurta määrää mahdollisia ratkaisuja rinnakkain. Ylikuormituksen estämiseksi tutkijat voivat säätää tietokoneen lämpötilaa bakteerien kasvun hallitsemiseksi.

Tarkkailemalla bakteerien kulkureittejä ja käyttämällä automaattista kuva-analyysiä jäljittääkseen onnistuneita reittejä verkoston läpi, tutkijat pystyivät tunnistamaan yhdistelmät, jotka täyttivät ongelman rajoitukset.

Biotietokoneen ei ole tarkoitus korvata klassisia elektronisia tai kvanttitietokoneita, vaan pikemminkin tarjota resurssitehokas ja kustannustehokas työkalu aiemmin ratkaisemattomien ongelmien ratkaisemiseen, tutkijat sanoivat.

”Meidän tapamme on räätälöity ongelmiin, joita elektroniset tietokoneet eivät ole suunniteltu ratkaisemaan, kuten proteiinien rakenteen kartoittamiseen”, Nicolau sanoi. ”On raportoitu, että tekoäly on selvittänyt tämän, mutta tämä on vain puoliksi totta, koska se voi vain skannata saatavilla olevaa dataa. Ehdotamme tätä teknologiaa ongelmien ratkaisemiseen, emme arvioimiseen aiemman datan perusteella.”

Aiheesta aiemmin:

Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?

Geneettinen "kytkin" kasveille

Monimutkaisia biologisia piirejä