నిరంతర విద్యుత్ సరఫరా లేకుండా నడిచే DNA కంప్యూటర్
ఐర్లాండ్‌లోని మేనూత్ విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు ప్రపంచంలోనే మొదటి విద్యుత్ అవసరం లేని DNA కంప్యూటర్‌ను నిర్మించారు, ఈ వ్యవస్థ వేగ రికార్డు సాధించినట్లు నివేదించబడింది. కంప్యూటర్ శాస్త్రవేత్త డామియన్ వుడ్స్ నేతృత్వంలోని ఈ పని, సాంప్రదాయ సిలికాన్ యంత్రాలు ఎక్కువ విద్యుత్‌ను వినియోగిస్తున్న సమయంలో గణన గురించి భిన్నమైన ఆలోచనా విధానాన్ని సూచిస్తుంది.
ఈ ప్రధాన ఫలితం ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది ఒక సాధారణ ఊహను సవాలు చేస్తుంది: ఉపయోగకరమైన కంప్యూటింగ్‌లో నిరంతర విద్యుత్ ప్రవాహంలో ఆన్ మరియు ఆఫ్ అయ్యే ట్రాన్సిస్టర్లు ఉండాలి. బదులుగా, మేనూత్ బృందం జీవిత రసాయన శాస్త్రం వైపు మరలింది, DNA తంతువులు మరియు వాటి పరస్పర చర్యలను గణనకు ఆధారంగా ఉపయోగించింది. ఈ విధానం రేపు ప్రతి ల్యాప్‌టాప్ లేదా డేటా సెంటర్‌ను భర్తీ చేయడానికి ఉద్దేశించినది కాదు. ఇది అణు వ్యవస్థలు చాలా తక్కువ నిరంతర విద్యుత్ వినియోగంతో గణన పనులను నిర్వహించగలవని నిరూపించే సూత్రం.
కంప్యూటింగ్ యొక్క శక్తి డిమాండ్ ఎందుకు దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది
తక్కువ శక్తి ప్రత్యామ్నాయాల వెనుక ఉన్న అత్యవసరత సంఖ్యలలో స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. 2050 నాటికి, US వాణిజ్య రంగం వినియోగించే విద్యుత్‌లో 20% వరకు కంప్యూటింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుందని అంచనా. డేటా సెంటర్లు మాత్రమే రాబోయే కొన్ని సంవత్సరాలలో వాటి విద్యుత్ డిమాండ్‌ను రెట్టింపు చేస్తాయని అంచనా వేయబడింది. ఈ వృద్ధి గ్రిడ్లు, వాతావరణ లక్ష్యాలు మరియు డిజిటల్ సేవల ఆర్థిక వ్యవస్థపై ఒత్తిడి తెస్తుంది.
సమస్య యునైటెడ్ స్టేట్స్‌కు మాత్రమే పరిమితం కాదు. ఐర్లాండ్ విద్యుత్‌లో 23% ఇప్పటికే కంప్యూటింగ్ మరియు డేటా నిల్వకు వెళుతుందని వుడ్స్ పేర్కొన్నారు. ఎక్కువ పనిభారం క్లౌడ్‌కు మారుతున్నందున మరియు కృత్రిమ మేధస్సు విస్తరిస్తున్నందున, శక్తి భారం మరింత నిర్వహించడం కష్టమవుతుంది. చిప్‌లలో సామర్థ్య మెరుగుదలలు సహాయపడ్డాయి, కానీ అవి విస్తృత స్విచ్‌ల నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా ఎలక్ట్రాన్‌లను తరలించే ప్రాథమిక ఖర్చును తొలగించలేదు.
పరిశ్రమ ఒకే రకమైన కంప్యూటర్‌ను చూడటం ద్వారా పరిమితమైందని వుడ్స్ వాదిస్తున్నారు. సిలికాన్ యంత్రాలు ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయి, కానీ అవి ఏకైక సాధ్యమయ్యే నమూనా కావు. మానవ మెదడు చాలా తక్కువ శక్తిని తీసుకుంటూ అద్భుతమైన పనులను చేస్తుందని ఆయన ఎత్తి చూపారు. ప్రకృతికి అలాంటి వ్యవస్థలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి బిలియన్ల సంవత్సరాలు ఉన్నాయి, ఇది జీవ మరియు రసాయన ప్రేరణను అన్వేషించడానికి విలువైనదిగా చేస్తుంది.
ట్రాన్సిస్టర్లు వర్సెస్ DNA తంతువులు
ఆధునిక కంప్యూటర్లు ట్రాన్సిస్టర్లలో ఆన్ మరియు ఆఫ్ స్థితులుగా సమాచారాన్ని ఎన్కోడ్ చేస్తాయి. సరళమైన గణనను నిర్వహించడానికి కూడా ఆ స్థితులను మార్చడానికి చిన్న విద్యుత్ ఛార్జ్ అవసరం. వ్యక్తిగతంగా ఛార్జ్ చాలా చిన్నది, కానీ బిలియన్ల ట్రాన్సిస్టర్లు సెకనుకు బిలియన్ల సార్లు మారడం ఆ చిన్న ఛార్జ్‌ను భారీ మొత్తం డిమాండ్‌గా మారుస్తుంది.
DNA వేరే సమాచార వ్యవస్థను అందిస్తుంది. ఈ అణువు నాలుగు రసాయన యూనిట్లతో నిర్మించబడింది, వీటిని తరచుగా A, C, G మరియు T అక్షరాలతో సూచిస్తారు. ఆ యూనిట్లు డేటాను నిల్వ చేయగలవు మరియు వాటి శ్రేణులు అల్గోరిథమిక్ ప్రతిచర్యలలో పాల్గొనగలవు. DNA కంప్యూటింగ్‌లో, బాహ్య వోల్టేజ్ ద్వారా ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ చేయబడటం కాకుండా వివిధ శ్రేణుల మధ్య పోటీ నుండి గణన ఉద్భవించగలదు.
ఈ ఆలోచన సరికొత్తది కాదు. 1990లలో, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ సదరన్ కాలిఫోర్నియా కంప్యూటర్ శాస్త్రవేత్త లియోనార్డ్ అడిల్‌మన్ న్యూక్లియోటైడ్ తంతువులు మరియు జీవ రసాయన శాస్త్రాన్ని ఉపయోగించి ట్రావెలింగ్ సేల్స్‌మన్ సమస్యను ప్రసిద్ధిగా పరిష్కరించారు. అప్పటి నుండి, పరిశోధకులు గణన పనుల కోసం రసాయన వంటకాలను ప్రోగ్రామ్ చేయడానికి అనేక మార్గాలను అభివృద్ధి చేశారు. అణువులు సూత్రప్రాయంగా సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేయగలవని ఈ రంగం చూపించింది, కానీ ఆచరణాత్మక యంత్రాలను నిర్మించడం కష్టంగానే ఉంది.
DNA కంప్యూటింగ్‌ను ఆచరణాత్మకం చేయడంలో సవాలు
ఒక నిరంతర అడ్డంకి ఏమిటంటే DNA కంప్యూటర్‌ను శక్తిపరంగా అనుకూలమైనది, స్థిరమైనది మరియు నమ్మదగినదిగా చేయడం. అనేక అణు కంప్యూటింగ్ పథకాలకు తుది సమాధానం చేరుకోవడానికి జాగ్రత్తగా జోక్యం, సర్దుబాట్లు మరియు టాప్-అప్‌లు అవసరం. ఇది తక్కువ శక్తి, స్వయంప్రతిపత్తి కార్యాచరణ వాగ్దానాన్ని బలహీనపరుస్తుంది. నిరంతర పర్యవేక్షణ అవసరమయ్యే వ్యవస్థ రోజువారీ అర్థంలో పెద్దగా కంప్యూటర్ కాదు.
వుడ్స్ మరియు అతని సహచరులు వేరే మార్గాన్ని తీసుకున్నారు, ఇది సాధారణ తంతువు పోటీ యొక్క పాత విధానం కంటే DNA ఒరిగామి యొక్క ఉద్భవిస్తున్న శాస్త్రానికి దగ్గరగా ఉంటుంది. DNA ఒరిగామి పొడవైన న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ స్కాఫోల్డ్‌ను చిన్న DNA విభాగాలతో కలిపి ఉపయోగిస్తుంది. వెచ్చని సెలైన్ ద్రావణంలో కలిపి తరువాత చల్లబరచినప్పుడు, భాగాలు తక్కువ శక్తి ఆకృతీకరణలో స్థిరపడతాయి. వాస్తవానికి, అణు ముక్కలు విద్యుత్ సూచనల ప్రవాహం ద్వారా కాకుండా థర్మోడైనమిక్స్ ద్వారా నడిపించబడి తమ స్వంత అమరికను కనుగొంటాయి.
ఈ స్వీయ-సమావేశ ప్రక్రియ నివేదించబడిన పురోగతికి కేంద్రం. మిశ్రమం దాని అత్యల్ప శక్తి స్థితి వైపు చల్లబడుతున్నప్పుడు కంప్యూటింగ్ జరిగితే, వ్యవస్థకు నిరంతర బాహ్య విద్యుత్ సరఫరా అవసరం ఉండకపోవచ్చు. ప్రతి తార్కిక ఆపరేషన్‌ను నడపడానికి నిరంతర విద్యుత్ ప్రవాహం అవసరం లేని అర్థంలో DNA కంప్యూటర్‌ను విద్యుత్ అవసరం లేనిదిగా వర్ణించవచ్చు. ఇది ఇప్పటికీ రసాయన మరియు ఉష్ణ పరిస్థితులపై ఆధారపడుతుంది, కానీ శక్తి వ్యూహం సిలికాన్ ప్రాసెసర్ కంటే ప్రాథమికంగా భిన్నంగా ఉంటుంది.
వేగ రికార్డు ఏమి సూచిస్తుంది
వేగ రికార్డు యొక్క దావా మరొక కోణాన్ని జోడిస్తుంది. DNA కంప్యూటింగ్ కొన్నిసార్లు నెమ్మదిగా, సమాంతర శోధనకు విలువైనదిగా కానీ వేగవంతమైన గణనలకు కాదని చిత్రీకరించబడింది. వేగ రికార్డును కూడా సాధించే ప్రపంచంలోనే మొదటి విద్యుత్ అవసరం లేని వ్యవస్థ, కనీసం కొన్ని పనులు మరియు బెంచ్‌మార్క్‌ల కోసం అణు గణన ఆశించిన దానికంటే ఎక్కువ పోటీగా ఉండగలదని సూచిస్తుంది.
DNA కంప్యూటర్లు త్వరలో స్ప్రెడ్‌షీట్లు, గేమ్‌లు లేదా పెద్ద భాషా నమూనాలను నడుపుతాయని దీని అర్థం కాదు. ఈ సాంకేతికత స్థిరత్వం, విశ్వసనీయత, స్కేలబిలిటీ మరియు ఇప్పటికే ఉన్న వ్యవస్థలతో ఏకీకరణ గురించి ప్రశ్నలను ఎదుర్కొంటుంది. ప్రయోగశాల ప్రదర్శన వాణిజ్య ఉత్పత్తి వలె కాదు. అయినప్పటికీ, రికార్డు సాధించిన ఫలితం పరిశోధకులు రంగం యొక్క సరిహద్దుల గురించి ఆలోచించే విధానాన్ని మార్చగలదు.
తక్కువ శక్తి, సున్నా ఖర్చు కాదు
విద్యుత్ అవసరం లేని అనే పదం గురించి ఖచ్చితంగా ఉండటం ముఖ్యం. ఏ కంప్యూటర్ కూడా ఏదో ఒక రూపంలో శక్తి లేకుండా పనిచేయదు. మేనూత్ వ్యవస్థ నిరంతర విద్యుత్ సరఫరాను నివారిస్తుంది, బదులుగా DNA హైబ్రిడైజేషన్ మరియు ఫోల్డింగ్ యొక్క భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఆ అర్థంలో, ఇది సాంప్రదాయ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం కంటే స్వీయ-సంఘటిత పదార్థానికి దగ్గరగా ఉంటుంది.
ఆ వ్యత్యాసం సుస్థిరతకు ముఖ్యం. డేటా సెంటర్లు గణన కోసం మరియు శీతలీకరణ కోసం విద్యుత్‌ను వినియోగిస్తాయి. కొన్ని గణనలను నిష్క్రియ అణు సమావేశం ద్వారా నిర్వహించగలిగితే, కంప్యూటింగ్ యొక్క శక్తి ప్రొఫైల్ మారవచ్చు. శక్తి మూలం గ్రిడ్ విద్యుత్ నుండి రసాయన తయారీ మరియు ఉష్ణ చక్రీకరణకు మారవచ్చు, వాటికి స్వంత ఖర్చులు ఉంటాయి. నికర ప్రయోజనం నిర్దిష్ట అనువర్తనం మరియు జీవిత చక్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
పరిశోధకులు జీవశాస్త్రం వైపు ఎందుకు తిరిగి వస్తున్నారు
జీవశాస్త్రం సమర్థవంతమైన సమాచార ప్రాసెసింగ్ ఉదాహరణలతో నిండి ఉంది. కణాలు సంకేతాలకు ప్రతిస్పందిస్తాయి, జన్యు పదార్థాన్ని కాపీ చేస్తాయి మరియు కేంద్ర ప్రాసెసర్ లేదా గోడ సాకెట్ లేకుండా సంక్లిష్ట నెట్‌వర్క్‌లను నియంత్రిస్తాయి. మెదడు అత్యంత పరిచితమైన ఉదాహరణ, కానీ DNA స్వయంగా పరిణామ కాలంలో శుద్ధి చేయబడిన నిల్వ మరియు ప్రాసెసింగ్ మాధ్యమం.
DNA కంప్యూటింగ్ పరిశోధకులు ఆ సామర్థ్యంలో కొంత భాగాన్ని అరువు తెచ్చుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. మేనూత్ బృందం DNA ఒరిగామి వినియోగం జీవ నిర్మాణాలను ఇంజనీరింగ్ లక్ష్యాల కోసం ఎలా పునరుద్దరించవచ్చో ఒక ఉదాహరణ. స్కాఫోల్డ్‌లు మరియు చిన్న తంతువులను రూపకల్పన చేయడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు కావలసిన గణన ఫలితానికి దారితీసే పరస్పర చర్యలను ప్రోగ్రామ్ చేయగలరు.
- DNA నాలుగు రసాయన యూనిట్ల శ్రేణిలో సమాచారాన్ని నిల్వ చేయగలదు.
- ట్రాన్సిస్టర్ స్విచింగ్ కాకుండా పోటీ బైండింగ్ నుండి గణనలు ఉద్భవించగలవు.
- DNA ఒరిగామి స్కాఫోల్డ్ ప్లస్ చిన్న తంతువులను ఉపయోగించి తక్కువ శక్తి ఆకారాలుగా స్వీయ-సమావేశమవుతుంది.
- విద్యుత్ అవసరం లేని ఆపరేషన్ అంటే నిరంతర విద్యుత్ సరఫరా లేదు, సున్నా శక్తి ఇన్‌పుట్ కాదు.
- ఆచరణాత్మక సవాళ్లలో స్థిరత్వం, విశ్వసనీయత మరియు మాన్యువల్ టాప్-అప్‌లను నివారించడం ఉన్నాయి.
ముందున్న మార్గం
మేనూత్ ఫలితం కంప్యూటింగ్ భవిష్యత్తు ఏకరూపంగా ఉండకపోవచ్చని గుర్తు చేస్తుంది. సాధారణ ప్రయోజన ప్రాసెసింగ్ కోసం సిలికాన్ ఆధిపత్యం కొనసాగే అవకాశం ఉంది, కానీ తక్కువ శక్తి, స్వీయ-సమావేశం లేదా భారీ సమాంతరత ముఖ్యమైన స్థలాలలో అణు వ్యవస్థలు స్థానాన్ని కనుగొనవచ్చు. వేగ రికార్డుతో ప్రపంచంలోనే మొదటి విద్యుత్ అవసరం లేని DNA కంప్యూటర్ ఈ రంగం ముందుకు సాగుతోందని సంకేతం.
భవిష్యత్ పని ఈ విధానాన్ని స్కేల్ చేయగలదా, నమ్మదగిన విధంగా ప్రోగ్రామ్ చేయగలదా మరియు సాంప్రదాయ ఎలక్ట్రానిక్స్‌తో ఇంటర్‌ఫేస్ చేయగలదా అని చూపించాలి. ఆ ప్రశ్నలకు సమాధానం చెప్పగలిగితే, DNA కంప్యూటింగ్ ప్రయోగశాల ఆసక్తి నుండి పూరక సాంకేతికతకు మారవచ్చు. ప్రస్తుతానికి, ఈ సాధన కంప్యూటింగ్ ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ గ్రిడ్‌పై నిరంతర డ్రెయిన్‌తో రావాల్సిన అవసరం లేదని రుజువుగా నిలుస్తుంది.
ఈ వ్యాసం న్యూ అట్లాస్ నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on newatlas.com
