Bilim insanları, DNA moleküllerinden yapılmış işlemcilerle silikon çiplerin yerini alan yeni bir tür kendi kendini kopyalayan bilgisayarların kurulmasının mümkün olduğunu söylüyor. Bu bilgisayarlar, kuantum bilgisayarlar dahil olmakla birlikte şimdiye kadar yapılan bilgisayardan daha hızlı olacak.
Kararsız evrensel Turing makinesi (NUTM) olarak adlandırılan bu teknolojinin, DNA’nın milyarlarca yıl boyunca mükemmel kopyalarını çoğaltma yeteneğinden yararlanarak tüm olası algoritmaları uygulayabileceğini öngörüyor.
Temel fikir, şu andaki elektronik bilgisayarlarımızın sonlu sayıda silikon çip temelli olması ve bizim makinelerimize kaç tane sığdırabileceğimizin sınırına hızla yaklaşmamızdır.
Bu sınırlamayı gidermek için araştırmacılar şu anda kuantum bilgisayarları gerçek haline getirmeye çalışıyor. Elektronik bilgisayarların parçalarını kuantum dolaşık parçacıklarla değiştiren süper güçlü cihazlar yapmaya çalışıyorlar.
Sadece ikili kodda 1 veya 0 formunu alabilen normal bitlerden farklı olarak kübit, aynı anda birçok farklı hesaplama yapmalarına izin veren 0, 1 veya ikisinin üst üste biniş biçimini ele alacak.
Açıkçası bu yenilik, bilgisayarın hızında büyük bir artışa neden olacaktır ancak kuantum bilgisayarlar, parçalanmış kuantum parçacık için değil bir sürü parçacık için kesin koşulları oluşturmaya çalışır. Bu çalışma oldukça karmaşık bir süreci içermektedir. Dolayısıyla doğruyu bulma süreci zor bir iş olacaktır.
Bilim insanlarının ortak çabalarına rağmen hiç kimse daha tam işleyen bir kuantum bilgisayar inşa etmeyi başaramadı.
Ancak burada gizli üçüncü seçenek olarak kuantum tuhaflık, sıkıntı olmaksızın bir kuantum bilgisayarın tüm avantajlarını ele alarak DNA’nın çoğalma yeteneğini kullanabilecek bir makine olacak.
İngiltere’deki Manchester Üniversitesi ekibi, “DNA, bilgi işleme ve depolama için mükemmel bir araçtır. Antik DNA dizilişinin gösterdiği gibi çok kararlı aynı zamanda güvenilir bir şekilde kopyalanabilir ve zaten birçok gen milyarlarca yıldır neredeyse hiç değişmedi.” diye açıklama yaptı.
Böyle bir cihazın dünyada yaratacağı fark hakkında bir fikir vermek için bir benzetme yaptılar. “Bir labirentte arama yapan bir bilgisayar programınız olduğunu ve bir yol ayrımına geldiğinizi düşünün.
Düzenli bir elektronik bilgisayar hangi yolu izleyeceğine karar vermelidir ancak DNA tabanlı bir bilgisayar yolları seçmek zorunda kalmaz. Kendisini çoğaltabilir ve her iki yolu da aynı anda izleyebilir.
Her iki yolu da kapsayan program, hangisinin labirentin sonuna kadar ulaşabileceğini sadece birer test yaparak bilebilir ve bir elektronik bilgisayardan daha hızlı bir şekilde yolunu bulabilir.
Ekip üyelerinden Ross D. King, “Bilgisayarımızın hesapları yaparken ki büyüyebilme kabiliyeti, diğer bilgisayar türlerine göre daha hızlıdır ve daha önce imkansız görülen birçok hesaplama probleminin çözümünü mümkün kılmıştır. Kuantum bilgisayarlar heyecan verici başka bir bilgisayar formudur ve labirentin yalnızca belirli simetrileri varsa, ancak her iki yolu da bir labirentte takip edebilirler ve bu da kullanımlarını büyük ölçüde sınırlamaktadır.” diyor.
Sadece bu değil, artık silikon çip kullanmanın fiziksel sınırları tarafından sınırlandırılmadığını hayal edersek bunlar şu anda oldukça küçüktür ancak tek bir DNA molekülü boyutuna yakın değildir.
King, “DNA molekülleri çok küçük olduğu için bir masaüstü bilgisayarı, dünyadaki tüm elektronik bilgisayarlardan daha fazla sayıda işlemci kullanabilir ve bu nedenle enerjisinin çok küçük bir bölümünü tüketirken dünyanın en hızlı süper bilgisayarını daha iyi performansla kullanabilir.” diyor.
1990’lı yıllardan beri DNA tabanlı bilgisayarlar önerilmişken King ve ekibi, “DNA tabanlı belirleyici olmayan ağ evrensel Turing makinasının (NUTM) durum değerlendirmesi ilk defa yapıldı.” dedi.
Ekip, “Bu tasarımın hem hesaplama modellemesi ile hem de laboratuvarda moleküler biyoloji deneyleri kullanarak çalışabildiğini gösterebildik. Şu andaki tasarımın kısıtlı hata düzeltme gibi sınırlamaları var ancak bununla birlikte tüm standart bilgisayarların önemli pratik sorunları çözümlemesinden daha iyi performans gösterebilecek mühendislik NUTM tabanlı bilgisayarlar olabileceği ihtimalini ortaya çıkarıyor.” dedi.
Araştırmacılar, DNA moleküllerini 1 ve 0’ların ikili alfabesi yerine dört karakterli genetik alfabe olan A [adenin], G [guanin], C [sitozin] ve T [timin] temelinde sunmayı öneriyor.
Evrensel Turing makineleri (UTM) olarak sınıflandırılan düzenli bilgisayarların Thue adlı bir programlama dili kullanarak belirleyici olmayan ağ olmadan evrensel Turing makinelerine (NUTM) dönüştürülebileceğini söylediler.
2000 yılının başında yazılım mühendisleri John Colagioia tarafından icat edilen Thue programlama dili alfabe sembolleri dizisini alabilir ve kendiliğinden çoğaltılmış bir veri işleme biçimi için tamamen ayrı dizeler oluşturarak farklı şekillerde yeniden yazabilir.
Araştırmacılar, “Bir Thue kuralının bir dizeye uygulanması ile bir UTM’de durum değişikliğine eşdeğer yeni bir dize üretir.” diye açıklıyor.
Birden çok Thue kuralı tek bir dizeye uygulanabilir ayrıca bireysel Thue kuralı bir dizedeki birden fazla konuma uygulanabileceğinden dolayı bilgi işleme olanakları neredeyse sınırsızdır.
Ekip ayrıca, “Önceki deneylerin de gösterdiği gibi, DNA bu kurulumda işlemciler gibi davranacak kadar güçlüdür. Bu düşüncelerin gerçek olması şu anda birini gerçekleştirmemize bağlıdır.” dedi.
Bu fikirlerin gerçekleşebilmesi için muhtemelen önümüzde uzun yıllar var ancak bu varsayım doğrulanırsa şimdiye kadarki en tuhaf bilgisayar sisteminin oluşması imkansız bir şey gibi görünmüyor.
http://www.sciencealert.com
Çeviri: Tuğba Aydın