MOSFORWARD Информационный портал
Команда ученых разработала опытный образец нового биокомпьютера, работающего по принципу живого организма. Исследователи из США, Швеции, Голландии и Германии после длительной работы с подробностями описали, как работает суперкомпьютер.
Удалось сконструировать успешно функционирующую модель, сильно отличающуюся от других прототипов.
Главным свойством компьютера является альтернативная параллельная вычислительная система. Комбинаторный характер многих важных математических проблем налагает жесткое ограничение на размер задачи, которая может быть решена с помощью обычных, последовательно действующих электронно-вычислительных машин. Новый биокомпьютер способен решать большие комбинаторные задачи, которые можно решить значительно быстрее, при параллельном выполнении операций.
Кроме того, поскольку всеми процессами в чипе управляют биоагенты, суперкомпьютер использует на несколько порядков меньше энергии, чем обычные компьютеры. Это решает ряд вопросов, связанных с энергопотреблением и нагревом, а так же значительно повышает производительность.
Работает устройство на аденозинтрифосфате (АТФ) — химическом соединении, которая обеспечивает клетки организмов энергией. Поэтому процесс энергоснабжения молекул в процессоре сравнивают с механизмом дыхания. Схема производит вычисления с помощью молекул белка, двигающихся по определенным траекториям.
Ученые провели эксперимент, в котором они применили способ параллельного вычисления к задаче о сумме подмножеств. Задача заключалась в поиске всех возможных сумм чисел из заданного множества. Обычно зависимость времени решения таких задач от размера множества растет экспоненциально, но биокомпьютер позволяет этого избежать. В эксперименте ученые использовали простой вариант задачи, в которой множество состояло из трех чисел. Однако увеличение количества чисел при данном подходе не приводило к экспоненциальному росту времени решения, пространства или материала. Вместо этого экспоненциально росло только количество молекулярных агентов, необходимых для выполнения вычислений.
До этого уже произошли значительные достижения в разработке параллельных вычислительных подходов в прошлом, например: ДНК-вычисления или квантовые вычисления. Но эти подходы плохо реализуемы с точки зрения их изготовления, эксплуатации и маштабируемости.
Более подробное описание вы найдёте в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Источник: http://www.pnas.org/content/early/2016/02/17/1510825113
Материал подготовил Брещенков Андрей
