Acasă Nanotehnologie EFICIENȚA ENERGETICĂ A CALCULATOARELOR MOLECULARE

EFICIENȚA ENERGETICĂ A CALCULATOARELOR MOLECULARE

60
0
(c) Till Korten/Dresden University of Technology

Un computer care folosește molecule pentru a rezolva probleme utilizează de 10.000 de ori mai puțină energie decât un computer convențional. Scalarea acestor biocalculatoare ar putea conduce la rezolvarea eficientă a unor probleme complexe de logistică, care, în mod normal, necesită mult timp și o cantitate mare de energie.

Pe măsură ce au scăzut în dimensiune, cipurile au necesitat și mai puțină energie pentru a funcționa. Totuși, această relație a fost întreruptă în urmă cu aproximativ 15 ani, ceea ce înseamnă că sistemele care efectuează calcule mai complexe nu sunt atât de eficiente din punct de vedere energetic pe cât ar trebui.

O modalitate de a face ca viitoarele computere să utilizeze mai puțină energie ar putea fi reprezentată de renunțarea completă la componente electronice utilizarea unor componente biologice. Till Korten și colegii acestuia din cadrul Universității de Tehnologie din Dresda, Germania, au construit un biocomputer care utilizează molecule ce se deplasează prin mai multe canale pentru a rezolva probleme.

Cipul este realizat din sticlă și este gravat în așa fel încât acesta poate să codifice o problemă pe care computerul trebuie să o rezolve. Pentru a efectua calculul, cercetătorii inundă cipul cu un fluid care în care există o serie de molecule denumite kinezine și tuburi microscopice denumite microtuburi.

Microtuburile fac parte din structurile interioare ale celulelor, iar kinezinele se deplasează de-a lungul lor pentru a transporta alte molecule. Designul biocomputerului este o reprezentare inversată a acestui mecanism. „Microtuburile fac surf pe kinezine prin canalele cipului. Toate microtuburile se mișcă în mod simultan, ceea ce înseamnă că pot fi efectuate multe calcule în mod simultan”, a declarat Korten.

Microtuburile se deplasează prin canale și fiecare cale pe care aceștia o parcurg corespunde cu o soluție pe care computerul o încearcă. După aceea, cercetătorii realizează o imagine pentru a citi rezultatul biocomputerului și a determina cea mai bună soluție.

Korten a declarat faptul că biocomputerul poate rezolva probleme combinatorii intensive, similare cu calculele folosite pentru a afla ruta optimă pentru un avion care trebuie să facă escale în mai multe orașe.

Calculatorul echipei sale a rezolvat o astfel de problemă care a necesitat de 128 de ori mai multe calcule decât ultima generație de biocalculatoare, care folosesc același mecanism de calcul.

Henry Hess din cadrul Universității Columbia din New York a declarat faptul că acesta este un progres semnificativ în comparație cu primele biocomputere realizate în urmă cu un deceniu.

„Deși un computer tradițional ar putea rezolva această problemă mai rapid, calculatoarele electronice ar avea nevoie de miliarde de ani pentru a rezolva probleme combinatorii cu mai multe variabile. Cercetătorii ar putea îmbunătăți puterea de calcul al unui biocomputer prin adăugarea unui număr mai mare de molecule. Microtuburile sunt atât de mici încât într-un gram de lichid încap trilioane de astfel de structuri”, a declarat Dan Nicolau din cadrul Universitatea McGill din Canada.

De asemenea, moleculele de navigare consumă 10.000 de ori mai puțină energie decât un computer tradițional. „Aceste motoare moleculare au fost optimizate de-a lungul unui miliard de ani de evoluție. Ele sunt implicate în procesele fundamentale din interiorul celulelor vii, așa că acestea au evoluat pentru a fi cât mai eficiente posibil”, a declarat Korten.

Deși noul dispozitiv este cel mai puternic de acest gen de până în prezent, el încă nu este suficient de avansat pentru a fi practic. Korten a declarat faptul că, în cazul aplicațiilor realiste, precum cele logistice, computerul echipei are nevoie de mai multe molecule, ceea ce reprezintă o provocare de producție și conduce la mai multe erori cauzate de microtuburi care virează greșit prin canale.

LĂSAȚI UN MESAJ

Vă rugăm să introduceți comentariul dvs.!
Introduceți aici numele dvs.

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.