Olisiko DNA tulevaisuuden tietotekniikan perusta?

Tutkijat sanovat, että on mahdollista rakentaa uudenlainen itsereplikoituva tietokone, jossa piiprosessorit korvataan DNA-molekyyleistä tehdyillä. Se olisi nopeampi kuin mikään muu ehdotettu tietokoneen muoto kuten kvanttitietokoneet.

Manchesterin yliopiston professori Ross D Kingin johdolla on demonstroitu ensimmäistä kertaa epädeterministisen universaalin Turingin koneen (NUTM) toteutettavuutta.

Piitekniset tietokoneet ovat lähestymässä rajaansa ja kvanttitietokoneita on erittäin vaikea saada toimimaan. Mutta kolmas vaihtoehto olisi DNA-pohjainen kone, joka saa kaikki kvanttitietokoneen edut ilman kvanttioutouden ongelmia, koska se perustuu DNA:an ja se tekee mitä DNA osaa parhaiten - kahdentaa.

DNA on erinomainen väline tietojen käsittelyyn ja tallennukseen kuten tuhansien vuosien takaisten DNA:n sekvensointi osoittaa. Se voidaan myös kopioida luotettavasti.

"Meidän tietokoneen kyky kasvaa laskennan edetessä, mikä tekee sen nopeammaksi kuin mikään muu tietokone ja mahdollistaa monien laskennallisten ongelmien ratkaisun, joita on aiemmin pidetty mahdottomina", toteaa King.

"Koska DNA-molekyylit ovat hyvin pieniä, pöytäkoneen kokoisena NUTM-järjestelmä voisi mahdollisesti hyödyntää enemmän prosessoreita kuin kaikissa elektronisissa tietokoneissa maailmassa on yhteensä - ja siten ylittää maailman nopeimman supertietokoneen suorituskyvyn ja kuluttaen vain murto-osan sen energiasta", kommentoi King.

Vaikka DNA-tietokoneita on ehdotettu 1990-luvulta lähtien, King ja hänen ryhmänsä voivat kehua olevansa ensimmäisiä, joilla on fyysisesti toteutettavissa oleva DNA-pohjainen epädeterministisen universaalin Turingin koneen (NUTM) suunnitelma.

Nämä suunnitelmat ovat vielä tietotekniikan teoriaa mutta lähempänä käytäntöä voisi olla datan tallennus DNA:lle.

Columbian yliopiston ja New York Genome Centerin (NYGC) tutkijat osoittavat, että algoritmi, joka on suunniteltu ajamaan videota matkapuhelimessa voi avata DNA:n lähes täyden tallennuspotentiaalin.

DNA on ihanteellinen tallennusmedia, koska se on erittäin kompakti ja se voi kestää satoja tuhansia vuosia, jos säilytetään viileässä ja kuivassa paikassa.

Columbian ja NYGC:n tutkijat koodasivat kuusi erilaista tiedostoa tallennettavaksi DNA:han. Käyttämällä fountain codes -korjausalgoritmia he pakkasivat dataa keskimäärin 1,6 bittiä kuhunkin nukleotidiin.

He palauttivat tiedostoja DNA-säikeistä virheettömästi ja myös kopioita saattoi ottaa lähes rajattomasti.

Kaiken kaikkiaan tutkijat osoittivat, että heidän koodausstrategiansa pakkaa 215 petatavua dataa yhteen grammaan DNA:ta.

Tässä tiedesaavutuksessa käytännön toteutuksen esteenä ovat lähinnä korkeat kustannukset.

Aiheesta aiemmin:

DNA sopii moneen tarkoitukseen