Pamięć bez tranzystorów i bramek logicznych

Pamięć bez tranzystorów i bramek logicznych

Dzisiejsze procesory są bardzo skuteczne w pewnych rodzajach obliczeń. Na przykład, standardowy komputer PC może znacznie przewyższać każdego człowieka w umiejętnościach arytmetycznych. Jednak, informatycy od dawna zafascynowani są możliwościami systemów biologicznych, które mogłyby rozpoznawać twarze z prędkością i energooszczędnością, których nie powstydziłyby się superkomputery.

Oczywiście, biologiczne systemy są w stanie przetwarzać dane o wiele wydajniej niż tradycyjne procesory, dlatego rozpoczęto badania nad sposobem, w jaki miałyby to robić według naszych rozkazów.

Jedną ze znanych form „obliczeń", opartą o biochemię są molekuły, które są w stanie dekodować informację na podstawie reakcji chemicznych. Natura stworzyła niezwykle skomplikowane maszyny, które pozwalają robić to podczas budowania białek, czy nici DNA.

Vera Bocharova oraz jej koledzy z Uniwersytetu Clarkson w Poczdamie twierdzą, że użyli zestawu enzymów, by stworzyć system pamięci, który może nauczyć się realizować konkretną funkcję logiczną. Według podanych przez nich informacji, system oparty o enzymy można następnie operacji oduczyć i nauczyć nowej. „Przedstawiamy pierwszą realizację prostego wariantu pamięci asocjacyjnej w biochemicznych procesach enzymatycznych.", mówią.

W teorii jest to proste. Wystarczy wyobrazić sobie system jako czarną skrzynkę, która może mieć dwa chemiczne wejścia i jedno wyjście. To wyjście jest związkiem chemicznym o nazwie 3,3',5,5'-tetrametylobenzydyna (TMB).

Czarna skrzynka produkuje utlenioną TMB, gdy otrzymuje informację na wejście pierwsze. Jednak celem jest, by produkowała ją, gdy otrzyma informację na drugie wejście. Bocharova twierdzi, że system da się nauczyć takiego zachowania.

Wejście pierwsze samo produkuje utlenioną TMB. Ale Bocharowa i jej koledzy zaprojektowali układ w taki sposób, że jest gotowy do produkcji TMB, ale tylko wtedy, gdy dodatkowo podamy substancję na wejście drugie. System nauczył się reagować na wejście drugie, ale można go tego oduczyć.

Taki system może pracować jako pamięć chemiczna bądź czujnik. Póki co, nie przewyższa możliwościami obliczeniowymi swoich krzemowych kolegów, jednak może być stosowany w środowiskach, w których tradycyjne komputery się nie sprawdzą. Odkrycie naukowców jest początkiem drogi tej technologii, ale wygląda na to, że systemy biologiczne mogą stać się ciekawą alternatywą dla tradycyjnych jednostek obliczeniowych.

(rr)