تالار گفتگو Forum

پردازشگرهای DNA 

هم اکنون که این مقاله را میخوانید،کارخانجات  ریز پردازنده به شدت در حال رقابت برای ساخت ریز پردازنده جدیدی هستنند، که بتواند رکورد سرعت را بشکنند. دیر یا زود با لاخره این رقابت به بن بست خواهد خورد چرا که  ریز پردازندهای سیلیکونی ساخته شده سرانجام درسرعت و کوچکی به محدودیت خواهند رسید.پس سازنده های چیپ ،نیاز به موادی برای رسیدن به محاسبه سریعتر دارند. در واقع میتوان گفت میلیون ها ابرکامپیوتر طبیعی وجود دارد که  درون ارگانیزم موجود در بدن شما هستنند :مولکول های  DNA(Deoxyribonucleic Acid) ماده تشکیل دهنده ژن شما میباشند که دارای پتانسیلی هستند که ،پردازشی چندین بار سریعتر، از قویترین پردازشگر و یا حتی  مجموعه ای از پردازشگرهای ساخته شده توسط بشر، تا کنون را فراهم میکند.DNA  شاید  روزی در چیپ های کامپیوتر توسعه پیدا کند؛ که در این صورت" بیوچیپ "نامیده میشوند و بسیار سریعتر خواهند بود.کار با مولکولهای DNA دارای معادلات بسیار پیچیده ای نیز میباشد،با این که در دوران کودکی این (تکنولوژی) بسر میبریم ،اما DNA Computer قابلیت ذخیره بیلیون ها برابر حافظه های کنونی یک کامپیوتر معمولی را دارد و این ویژگی ها تفاوت این نسل از پردازنده را با گذشته مشخص میکند.در این جا قصد دارم به شما آموزش دهم چگونه دانشمندان استفاده میکنند از مواد پیدایشی برای ساخت نانو کامپیوتر ها که توانایی جایگزینی کامپیوتر های سیلیکونی را در نسل آتی  دارند.

یک تکنولوژی نوپا

DNA Computer فعلا درآزمایشگاه ها تولید میشود و هنوز در بازار ارئه نشده اند چرا که این تکنولوژی هنوز در دست توسعه است و احتمالا تا دهه بعد قابل دسترسی نخواهد بود.در سال 1994 ،آقای لئوناردو آدلمن ایده استفاده از کامپیوتر های DNA را برای حل مسائل پیچیده ریاضی مطرح کرد.آدلمن یک دانشمند کامپیوتر بود در دانشگاه Southern California و به این نتیجه رسید که DNA دارای یک پتانسیل محاسباتی است بعد از مطالعه کتاب بیولوژی مولکولی ژن "نوشته: جیم واتسون" ، کسی که کاشف ساختار DNA در سال 1953بود.

در حقیقت ،DNA خیلی شبیه به یک  هارد کامپیوتریست که اطلاعات مربوط به ژن درآن نگه داری میشود.آدلمن حتی به مخترعDNA Computer نیز  نامیده میشود .مقالات وی  در سال 1994 در مجله Science با نام "استفاده از DNA برای حل بهتر مسائل " به چاپ رسید  ،به نام مسئله  مسیر های همیلتون (گراف همیلتونی) شناخته شده با نام " مسئله  فروشنده سیار"  بود.هدف از مسئله پیدا کردن کوتاه ترین مسیر بین تعدادی شهر بود ،رفتن به هر شهر تنها یکبار مجاز میباشد به عبارتی شما مجاز بودید از هر نقطه(شهر) تنها یک بار عبور کنید.همچنان که تعداد شهر ها در مشئله  زیاد میشود مسئله بسیار پیچیده تر خواهد شد، آدلمن مسئله را با 7 شهر انتخاب کرد.شاید شما با کشیدن مسئله روی کاغذ سریعتر از لوله آزمایشی DNA ،آدلمن به جواب برسید ولی در کل این بود ،مراحل به پاسخ رسیدن  DNA Computer آدلمن :

در ژن ها کد های وراثتی را با ترتیب A و T و C و G نشان میدهند.در واقع بیشتر، ترتیب این چهار تا نشان میدهند هر شهر را وامکان وجود راه در مسئله را بیان میکنند.در طی آزمایش آدلمن مولکول ها درون لوله آزمایش قرار داده شدند و سپس تعدادی از این رشته های DNA به هم چسبیدند.زنجیری از این رشته نشان دهندهء یک پاسخ برای آن است.

در زمانی  کم، تمام تلفیقات ممکن یک رشته DNA که جواب گوی مسئله بودند در لوله آزمایش بدست آمد.آدلمن در واکنش های شیمیایی تمام مولکولهای زاید را شناسایی کرد، که از تنها راه ارتباطی بین هفت شهر رها میشد.موفقیت کامپیوتر های DNA  آدلمن  باعث شد که DNA بتواند در محاسبات مسائل پیچیده مفید واقع شود. کامپیوتر های DNA آدلمن گروهی از پاسخ های ممکن را به سرعت ساخت اما روزها طول کشید تا آدلمن امکان چنین کاری را فراهم کند.در واقع عمل وی بود که برای اولین بار نشان داد که این ماده قابلیت به کار گیری در ریز پردازنده ها را دارد.

پیشرفت دیگری از ساخته وی  میتوان به کمک رساندن به خود انسان باشد.هدف نهائی پردازشگرهای  DNA  ساخت وسیله ایست که به جای فعالیت بشری عمل کند.سه سال بعد از کشف آدلمن محققان دانشگاه راچستر گیت های منطقی را، توسعه دادند.گیت های منطقی قسمتی از پردازشگرها میباشند که توابع از انها خروجی میگیرد به عبارتی اعمال محاسباتی و منطقی را این قطعات انجام میدهند.گیت های منطقی بخش حیاتی الکترونیک هستنند و به عبارتی کامپیوتر رومیزی  شما دستورات و توابعی را که از کاربر فرمان میگیرد، انجام میدهد.این گیت ها کدهای دورقمی ارسالی برای کامپیوتر را به سیگنالهای سری که کامپیوتر برای انجام عملیات پردازش لازم دارد فراهم میکند.اخیرا گیت های منطقی سیگنالهای ورودی از ترانزیستورها را ترجمه میکنند و این سیگنالها را تبدیل میکنند، به یک سیگنال خروجی که به کامپیوتر اجازه کار با توابع پیچیده را میدهد.آنها شناسائی میکنند قسمت های ورودی ماده ژنتیکی ،به هم پیچیده شده این تکه و فرم سیگنال خروجی را.برای مثال یک گیت ژنتیکی به نام "و" “and gate” پیوند میدهد دو ورودی DNA  را با انعقاد شیمیایی آنها به نحوی که در یک ساختار End-To-End قرار گیرند در واقع این ساختار شبیه به این میماند که دو لِگو به هم بسته میشوند ولی با وجود لگوی سوم بین آنها محکمتر بسته میشوند.محققان معتقدند که این گیت های منطقی ممکن است توانائی تلفیق با ریز پردازندهای  DNA را برای ساخت یک روش(ایده پردازش) در پردازش DNA را داشته باشند.تیم گیت های منطقی  DNA  روچستر اولین گام را برای ساخت کامپیوتری که ساختاری شبیه به یک کامپیوتر شخصی است را مبنی برتتکنولوژی DNA برداشته اند.به جای استفاده از سیگنال های الکتریکی برای فراهم کردن پردازش، اعمال منطقی و محاسباتی این گیت های منطقی DNA به کد هایDNA اعتماد میکنند.

امکانات DNA computer

گیت های منطقی و بیوچیپ های منطقی میتوانند سالها عضوی از یک DNA computer کاری باشند.در واقع اگر هر کامپیوتر ساخته شود دانشمندان  این رشته میگویند که این فشرده تر ، دقیق تر و راحتر از کامپیوتر های متداول  مروزی خواهد شد.

ترجمه:الف  آلیاسین فرید