سوق الكمبيوتر العالمي صاخب وصاخب في كل مرة تطرح فيها إنتل معالجها الجديد وسرعته مثيرة للإعجاب. كل هذا سوف يصبح قريبا غير ذي صلة. المستقبل الحقيقي للتكنولوجيا والحوسبة يكمن في الجزيئات الموصلة المعتمدة على الحمض النووي.
يقوم العلماء ببناء معالجات حاسوبية من الحمض النووي البشري الفعلي ويستخدمون هذه المادة لإجراء حسابات رياضية معقدة.
والنتيجة المأمولة التي يطمح الجميع للوصول إليها هي حل الأمراض وانقراض بعضها. قد يستغرق الأمر عقدًا أو عقدين من الزمن، لكن أهمية وإمكانات هذه المعالجات البيولوجية واضحة للجميع.
يتم تنفيذ معظم الأبحاث حول معالجات الحمض النووي من قبل شركات التكنولوجيا الحيوية، والتي تأمل في تحقيق تقدم كبير في فك رموز الجينوم البشري. وقد طور العلماء في هذه الشركات معالجات دقيقة تتضمن أجزاء من الحمض النووي، بدلاً من الدائرة الكهربائية التقليدية.
تحتوي هذه الرقائق على مجموعة من المعلومات الجينية المنسقة مع معلومات عن الجينات البشرية. وبمجرد تجميعها على نوع ما من الآلات الشبيهة بالكمبيوتر، يمكن للعلماء مقارنة الشريحة بالحمض النووي البشري الحقيقي ورؤية كيف تتغير عندما يهاجمها السرطان أو الفيروس.
في نهاية المطاف، عندما يكون لدى العلماء فهم أعمق للجينات البشرية، وكيفية عملها، وكيفية التحكم في الوظائف الأخرى، سيكونون قادرين على استخدام هذه المعالجات لتحديد ما إذا كان شخص معين سيكون في خطر عند استخدام دواء معين أو سيكون قادرًا على ذلك. لإعطائهم لقاح ضد المرض. والربح المتوقع هو من تسجيل المعالجات كبراءة اختراع وبيع حقوق الاستخدام للأطباء والعلماء فيما بعد.
في الوقت نفسه الذي يجري فيه السباق لفك رموز الجينوم البشري، تعمل معاهد البحوث حول العالم أيضًا على حوسبة الحمض النووي.
في عام 1994، تم اقتراح فكرة استخدام الحمض النووي لحل المشكلات الحسابية المعقدة لأول مرة. استخدم أولاً الجزيء الأساسي للمادة للإشارة إلى نقاط الذروة على الرسم البياني. التغيرات البيوكيميائية التي تسببت في تحول في الرسم البياني، مكنت من حل المعادلة الرياضية التي يمثلها الرسم البياني.
واليوم، وبعد عدة سنوات من الخبرة، أصبح العلماء يعرفون المزيد عن البنية والطرق المختلفة للاستفادة من التكنولوجيا الجديدة.
بشكل عام، يعمل الحمض النووي على الاندماج ومنع الاندماج بين أنواع مختلفة من البروتين، يرتبط كل منها برقم ثنائي. على سبيل المثال، إذا اندمج البروتين، ستكون النتيجة 1، وإذا لم يكن الأمر كذلك، ستكون النتيجة 0. مع وجود عدد كبير من الجزيئات، يمكنك الحصول على دائرة منطقية (مزيج من 0 أو 1 والأسلاك التي تربط بينها)، يشبه إلى حد كبير معالج السيليكون المألوف.
ففي جامعة برينستون، على سبيل المثال، يستخدمون مادة تسمى RNA، وهو الجزيء الذي ينسخ الحمض النووي، لحل مشكلة في لعبة الشطرنج. قاموا بترميز المشكلة كسلسلة من الأرقام (أو سلسلة من الجزيئات - كل منها يمثل 0 أو 1) وأمروا الكمبيوتر بالعثور على جميع المجموعات الممكنة من 0 و 1. وكانت الخطوة التالية هي تحويل النتائج إلى حلول منطقية. انتهى نظام RNA بـ 43 حلاً صحيحًا.
نستخدم في حياتنا اليومية أجهزة كمبيوتر مزودة بمعالجات سيليكون سريعة ومتقدمة. لماذا يستحق الاستثمار في الأبحاث واستخدام مواد مثل DNA أو RNA، والتي تبدو وكأنها فكرة من فيلم خيال علمي؟
الجواب هو أن معالجات الحمض النووي تستخدم مواد بيولوجية، وهي، مقارنة بالسيليكون، رخيصة ونظيفة وجاهزة للاستخدام الفوري وغير سامة.
كما أن الحمض النووي قادر على تخزين المزيد من المعلومات في مساحة أصغر، مما سيؤدي إلى أجهزة كمبيوتر أصغر وبما أنه يعمل عن طريق التفاعلات الكيميائية بين الجزيئات، فإنه يمكن إجراء عدد كبير من الحسابات في نفس الوقت - مما سيؤدي إلى سرعات عديدة. مرات أعلى من أي شيء نعرفه اليوم.
بعد ثلاثة عقود من تطوير المعالجات الأولى، يبحث المهندسون عن طرق جديدة ومختلفة ومبتكرة لكسر قيود السرعة والحجم والأداء في صناعة السيليكون التقليدية. تعد حوسبة الحمض النووي إحدى الطرق للقيام بذلك.
وفي نهاية المطاف، فإن الفهم الكامل لحوسبة الحمض النووي سيساعد العلماء على فهم كيفية عمل أكبر وأذكى جهاز كمبيوتر على الإطلاق - الدماغ البشري.
إلى جانب زيادة المعرفة حول الدماغ والحمض النووي البشري وكيفية بناء أنظمة حوسبة سريعة، يمكننا أن نجد في تطبيقات الحياة اليومية التي لا تزال تعتبر اليوم أفكارًا جريئة: الذكاء الاصطناعي، ومحركات تكنولوجيا النانو، وحتى زرع رقائق التكنولوجيا الحيوية.
