versiune de tipărit
Acesta a fost mult timp este atins de vorbire de limita iminentă, tehnologia de producție de semiconductori de dispozitive de calcul. Reducerea dimensiunii componentelor circuitelor integrate la 80-120 nm conduc la o serie de probleme legate de natura fizică a nanoparticulelor semiconductoare. În primul rând, concentrația dopant a elementelor cip semiconductor nu pot fi considerate identice în întregul volum. În al doilea rând, crește dramatic probabilitatea de scurgere tunelare de electroni (cu alte cuvinte, circuitul) între componentele circuitului integrat. Consecința acestor doi factori vor fi majorate de chips-uri defecte și fragilitatea funcționării lor (și, prin urmare, costul produselor din materiale semiconductoare).
Văzând astfel de perspective de neinvidiat, multe bine-cunoscute institute de cercetare și companii (printre ele astfel de monstri ca Massachusetts Institute of Technology, Sandia Laboratory, IBM, Universitatea din Oxford) sunt în căutarea unor noi principii, noi baze fizice pentru crearea mai eficientă decât semiconductor, „mașini de calcul“ . Și nu există nici o garanție că noile dispozitive vin să înlocuiască computerele care rulează pe energie electrică, va fi chiar la distanță seamănă cu predecesorii lor.
O alternativă la tehnologia modernă de semiconductoare, în viitor, poate deveni computerele biologice așa-numitele, sau biocomputere. Biocomputere reprezintă tehnologia informației hibride și biochimie. Cercetătorii din diferite domenii ale științei (biologie, fizică, chimie, genetica, informatică) încearcă să folosească procesele biologice reale pentru crearea unor scheme de calcul artificiale. Există mai multe tipuri diferite de calculatoare fundamental biologice, bazate pe diferite procese biologice: circuite neuronale artificiale, programarea evolutiv, algoritmi genetici, calculatoare ADN și calculatoare de celule. Primele două au început să fie explorate la începutul anilor '40, dar până în prezent aceste investigații pentru a într-adevăr ceea ce funcționează eșuat. Ultimele trei, pe baza tehnicilor de inginerie genetică au perspective mult mai mari, dar munca în aceste zone au început în urmă cu doar cinci ani (în special avansată în acest MIT chestiune, Berkeley Laboratory, Laboratorul Rockefeller si Universitatea din Texas).
Primul laser (direcționată axial pe eșantionul hidrogel) inițiază o reacție fotochimică într-o moleculă și scrie informații. Al doilea direcționat citește perpendicular informațiile înregistrate pe molecule bakteroirodopsina prezente în volumul hidrogel.
Principiul dispozitivului de memorie de calculator ADN-ul se bazează pe conexiunea serie a celor patru nucleotide (principalele elemente constitutive ale ADN-lanț). Trei nucleotidă care încorporează în orice ordine pentru a forma o celulă de memorie elementară - codon, care apoi formează lanțul ADN. Dificultatea principală în dezvoltarea de computere bazate pe ADN legate de desfășurarea alegerilor odnokodonnyh reacții (interacțiuni) din cadrul lanțului de ADN. Cu toate acestea, progresele au fost în această direcție. Deja echipament experimental pentru a opera cu unul din 20 octombrie codoni sau molecule de ADN. O altă problemă este auto-asamblarea a ADN-ului, având ca rezultat pierderea de informații. depășirea acesteia prin introducerea în inhibitori specifici celulei - substanțe care previn reacția chimică auto-reticulare.
Un alt promițătoare de înlocuire direcție calculatoare semiconductoare este de a oferi un celular calculatoare (bacteriene). Ele sunt auto-organizarea de diverse colonii „inteligente“ Microorganismele (foarte similar cu albine, care organizează o structură ierarhică ordonată în buzunar). Ie Aproximativ vorbind, un pahar de bacterii si este un computer. Aceste calculatoare sunt foarte ieftine pentru a produce. Ei nu au nevoie de o astfel de atmosferă sterilă ca în fabricarea de semiconductori. Și odată ce celula programat poate creste rapid un milion de celule identice cu același program.
Cu ajutorul calculatoarelor de celule va fi posibil să se direcționeze asocierea tehnologiei informației și biotehnologie. Ei vor gestiona combinatul chimic (biochimice), ei vor face pentru tine bere programat pentru a reglementa procesele biologice din interiorul corpului (de exemplu, pentru a produce insulină). biocomputere celulare pot transfera calcule pe baza chimice.
Principala problemă cu care se confruntă creatorii de celulare bio-computere, - organizarea de celule într-un singur sistem de operare. Până în prezent, realizările practice în domeniul calculatoarelor de celule seamănă cu atingerea '20 în domeniul calculatoarelor semiconductoare si vacuum-tub. Acum Artificial Intelligence Laboratory de la Massachusetts Institute of Technology a creat o celulă, capabil să stocheze la nivel genetic 1 bit de informație. De asemenea, a dezvoltat tehnologia pentru a prelua identitatea bacteriilor sale vecini, pentru a forma cu ei o structură ordonată și să o serie de operațiuni paralele.
După cum a devenit clar Dragi cititori, crearea de bio-computere este foarte promițătoare, dar, de asemenea, foarte dificil. În timp ce nimeni nu poate spune ce principiu fizic specific înlocui tehnologia semiconductoare (biocomputere, calculatoare cuantice, calculatoare optice, sau altceva). Dar, de cercetare în domeniul bio-computerele vor continua în continuare, deoarece rezultatele sunt importante nu numai pentru crearea de bio-computere, dar, de asemenea, pentru întreaga biochimie, în general.