Alimlər mürəkkəb problemləri həll etmək üçün bakteriyaları çoxaltmağa məcbur edirlər

Bizi Telegram-da da izləyə bilərsiniz:@xqazeti

Klassik kompüterlərin həll edə bilmədiyi problemlər mütəşəkkil bakteriya koloniyaları tərəfindən həll edilə biləcəyi sübut edilmişdir. Bakteriyaların təbii çoxalması paralel hesablama prosesinə bənzəyir: şifrələmə problemlərini həll edərkən, süni intellekt öyrədərkən və digər riyazi cəhətdən mürəkkəb hallar zamanı bakteriyalar stratosferik tezliklərə malik prosessorlardan daha səmərəli olduğunu sübut edir.

İş Kanadadakı MakGill Universitetinin tədqiqatçılarının rəhbərlik etdiyi beynəlxalq alimlər qrupu tərəfindən aparılmışdır. Onlar hesablamaların mobil bakteriyalar tərəfindən aparıldığı və müstəqil olaraq mikroskopik kanallar şəbəkəsini araşdırdığı eksperimental biokompüter yaratdılar. Bu şəbəkə problemin mümkün həll yollarının geniş çeşidini təmsil edir, lakin yalnız bir neçəsi və ya hətta yalnız biri düzgün cavabı verir.

Həll variantlarını ardıcıl olaraq emal edən ənənəvi prosessorlardan fərqli olaraq, təklif olunan sistem birdən çox bioloji agentin - bakteriyaların paralel hərəkətindən istifadə edir. Bu platformanın əsas üstünlüyü bakteriyaların hesablama zamanı birbaşa çoxalma qabiliyyətidir və eyni vaxtda işləyən "hesablama elementlərinin" sayını artırır.

"Müasir elektron kompüterlər tək bir çipdə saniyədə milyonlarla əməliyyat yerinə yetirir", tədqiqatın baş müəllifi və biomühəndislik professoru Den Nikolau izah edir. "Bakteriyalar bölündükdə, eyni vaxtda işləyən bir milyon çip olur. Çiplər nə qədər çox olarsa, hər bir "prosessorda" saniyədə əməliyyatların sayı daha az olsa belə, problem bir o qədər tez həll edilə bilər." "Bakteriyalarda eksponensial bölünmə istənilən problemi həll edə bilər. Bu, hesablamanın tamamilə yeni bir yoludur", o əlavə etdi.

Hesablama problemi üçün alimlər NP-tam Alt Dəst Cəm problemini (həll etmək üçün son dərəcə çox sayda resurs tələb edə biləcək bir problem) seçdilər: onlar müəyyən bir dəstdən hansı ədədlərin kombinasiyalarının müəyyən bir cəm verdiyini müəyyən etməli idilər. Bu problemi həll etmək üçün bir çox əlaqəli kanallardan və ixtisaslaşmış qovşaqlardan ibarət polidimetilsiloksandan (PDMS) hazırlanmış mikroflüidik şəbəkə hazırlanmışdır.

Hər mümkün marşrut müəyyən bir ədəd kombinasiyasına uyğun gəlirdi və kanalların budaqları və əlaqələri məntiq qapıları kimi çıxış edirdi, burada həyatın özü bakteriyaları "düşünməyə" və koloniyanın sonrakı inkişafı üçün bir və ya digər yolu seçməyə məcbur edirdi.

Escherichia coli HCB437 və Vibrio natriegens bakteriyaları şəbəkədə müstəqil şəkildə hərəkət edir, fərqli marşrutlar seçirdilər. Mikrokanalların və qovşaqların həndəsəsi bakteriyaların hərəkət istiqamətini idarə etmək və səhvləri minimuma endirmək üçün hazırlanmışdır. Strukturların hazırlanması üçün elektron şüa litoqrafiyası və silikon substratın aşındırılması istifadə edilmişdir, bundan sonra yaranan forma plastikdə təkrarlanmışdır.

Əsas diqqət bakteriyaların çoxalma sürətinə yönəldiyindən, V. natriegens seçimi tamamilə haqlı idi: bakteriyalar kanallar vasitəsilə hərəkət etdikcə, mövcud marşrutları araşdırmağa davam edən yeni hüceyrələr əmələ gətirdilər. Beləliklə, hesablama agentlərinin sayı onları əvvəlcədən yükləməyə ehtiyac olmadan birbaşa sistem daxilində artdı.

Tədqiqatçılar bakteriyaların hərəkətini izləməklə və şəbəkə vasitəsilə uğurlu marşrutları izləmək üçün avtomatlaşdırılmış görüntü analizindən istifadə etməklə problem şərtlərini ödəyən kombinasiyaları müəyyən edə bildilər.

M.MİRZƏ
XQ