Обычные суперкомпьютеры имеют огромную производительность, но при этом и массу недостатков: они дороги, потребляют много электроэнергии, сильно греются и занимают слишком много места. Но что если применить радикально иной подход к разработке микросхем, вообще отказавшись от стандартных кремниевых материалов в пользу биологических компонентов из природы?

Живой суперкомпьютер размером с книгу сможет получать энергию от аденозинтрифосфатов (АТФ), как все нормальные организмы. Вместо электронов информацию будут передавать протеины. Над такой сумасшедшей идеей работает международная группа биоинженеров. Недавно они опубликовали первые результаты своих экспериментов в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Учёные спроектировали микрочип площадью 1,5 см², архитектура которого напоминает планировку городских улиц. По этим улицам двигаются «биологические агенты» (протеины). Маршрут по сети улиц с перекрёстками определяется рядом условий. Поворот направо означает вычитание числа из подмножества, поворот налево — добавление числа в подмножество. Величина числа зависит от количества поворотов на пути агента. Этот прототип процессора решает только одну математическую задачу.

Принцип вычислений показан на видео.

«Нам удалось создать очень сложную сеть на очень маленькой площади, — говорит биоинженер Дэн Николау (Dan Nicolau Sr.) из канадского университет Макгилла. Его группа сотрудничает с коллегами из Германии, Швеции и Нидерландов. — Всё началось с идеи на листе салфетки, после слишком большого количества рома, мне кажется, с рисунками вроде червей, ползающих по лабиринтам».

В реальном биологическом микропроцессоре белковые нити — агенты — получают энергию от АТФ, также как клетки в живых организмах.

Хотя разработка находится на ранней стадии, но теоретически биологический суперкомпьютер имеет множество преимуществ перед кремниевым: компактный размер, энергоэффективность, безопасность для окружающей среды, высокая степень параллелизации процессов.

Во втором ролике — съёмка реального движения агентов.

«Теперь когда создана модель, успешно решающая одну проблему, появится много последователей, которые пойдут ещё дальше, используя других биологических агентов, например, — говорит Николау. — Сложно сказать, когда мы увидим полноценный биологический суперкомпьютер. Одним из вариантов решения более серьёзных и сложных задач может быть объединение с обычным компьютером в гибридное устройство. Сейчас мы рассматриваем различные варианты продолжения исследований».