סיקור מקיף

DNA כמחליף למוליכים למחצה ?

שוק המחשבים העולמי רועש וגועש בכל פעם שאינטל מציגה את המעבד החדש שלה ומהירותו מרשימה. כל זה יהפוך בקרוב ללא רלוונטי. העתיד האמיתי של הטכנולוגיה והמחשוב נמצא במולקולות-מוליכים מבוססים DNA.

מדענים בונים מעבדי מחשב מ- DNA אנושי של ממש ומשתמשים בחומר זה כדי לבצע חישובים מתמטיים מסובכים.
התוצאה המקווה אליה שואפים כולם להגיע היא פתרון מחלות והכחדה של חלק מהן. זה עשוי לקחת עשור או שניים, אולם ברורה לכולם החשיבות והפוטנציאל במעבדים ביולוגיים אלה.

רוב רובו של המחקר בנושא מעבדי ה- DNA מבוצע ע"י חברות ביו-טכנולוגיות, אשר מקוות לרשום לזכותן פריצת דרך בפענוח הגנום האנושי. מדענים בחברות אלה פיתחו מיקרופרוססורים הכוללים חלקי DNA, במקום המעגל החשמלי המסורתי.
שבבים אלה, מכילים מערך של מידע גנטי המתואם עם מידע על הגנים האנושיים. ברגע שהם מורכבים על מכונה דמוית מחשב כלשהי, המדענים יכולים להשוות את השבב ל- DNA אנושי אמיתי ולראות כיצד הוא משתנה כאשר הוא מותקף ע"י סרטן או ע"י וירוס.
בסופו של דבר, כאשר למדענים תהיה הבנה עמוקה יותר של הגנים האנושיים, דרכי פעולתם וכיצד הם שולטים על פונקציות אחרות, הם יוכלו להשתמש במעבדים אלה כדי לקבוע אם אדם מסוים יהיה חשוף לסכנה כאשר הוא משתמש בתרופה מסוימת או יוכלו להעניק לו חיסון נגד מחלה. הרווח הצפוי הוא מרישום המעבדים כפטנט ומכירת זכויות השימוש לרופאים ולמדענים, מאוחר יותר.

במקביל למרוץ אחר פענוח הגנום האנושי, מכוני מחקר ברחבי העולם עובדים גם על מחשוב DNA.
בשנת 1994 הועלה לראשונה הרעיון של שימוש ב- DNA כדי לפתור בעיות חישוב מורכבות. תחילה השתמשו במולקולה הבסיסית של החומר כדי לציין נקודות שיא על גרף. שינויים ביו-כימיים אשר גרמו לתזוזה על הגרף, אפשרו לפתור משוואה מתמטית אותה הגרף ייצג.
היום, לאחר מספר שנות ניסיון, המדענים יודעים יותר על המבנה ודרכים שונות לנצל את הטכנולוגיה החדשה.
באופן כללי, ה- DNA פועל על מיזוג ומניעה של מיזוג בין סוגים שונים של חלבון, כאשר לכל אחד מצורף מספר בינארי. לדוגמא, אם החלבון מתמזג, התוצאה תהיה 1 ואם לא התוצאה תהיה 0. עם מספר גדול של מולקולות, ניתן לקבל מעגל לוגי ( צירוף של 0 או 1 והחוטים המקשרים ביניהם ), בדומה מאוד למעבד הסיליקון המוכר.

באוניברסיטת פרינסטון למשל, משתמשים החומר הנקרא RNA, שהוא המולקולה אשר מעתיקה את ה- DNA, כדי לפתור בעיה במשחק השח-מט. את הבעיה הם קידדו כרצף של מספרים ( או רצף של מולקולות- כאשר כל אחת מייצגת 0 או 1 ) והורו למחשב למצוא את כל הקומבינציות האפשריות של 0 ו- 1. השלב הבא היה לצמצם את התוצאות לפתרונות הגיוניים. מערכת ה- RNA סיימה עם 43 פתרונות נכונים.

בחיי היומיום אנו משתמשים במחשבים בהם מותקנים מעבדי סיליקון מהירים ומתקדמים. מדוע כדאי להשקיע במחקר ולהשתמש בחומרים כמו DNA או RNA, הנשמעים כמו רעיון מסרט מדע בדיוני ?
התשובה היא שמעבדי ה- DNA משתמשים בחומרים ביולוגיים, שלעומת הסיליקון הם זולים, נקיים, מוכנים לשימוש מיידי ואינם רעילים.
ה- DNA מסוגל גם לשמור יותר מידע בשטח קטן יותר, מה שיוביל למחשבים קטנים יותר ומכיוון שהוא פועל ע"י תגובות כימיות בין המולקולות, ניתן לבצע מספר חישובים גדול במקביל- דבר אשר יוביל למהירויות גבוהות פי כמה מכל מה שאנו מכירים היום.
שלושה עשורים לאחר פיתוח המעבדים הראשונים, מחפשים המהנדסים דרכים חדשות, שונות ומקוריות שיפרצו את מגבלות המהירות, הגודל והביצועים של תעשיית הסיליקון המסורתית. מחשוב DNA הוא אחת הדרכים לעשות זאת.

בסופו של דבר, הבנה מלאה של מחשוב ה- DNA יעזור למדענים להבין כיצד פועל המחשב הגדול והחכם מכולם- המוח האנושי.
יחד עם הגידול בידע בנושא המוח, ה- DNA האנושי וכיצד לבנות מערכות מחשוב מהירות, נוכל למצוא בחיי היומיום יישומים שהיום עדיין נחשבים לרעיונות נועזים: בינה מלאכותית, מנועים ננוטכנולוגיים ואפילו השתלת שבבים ביו-טכנולוגיים.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן