Öngyógyító az emberi agyat utánozó molekuláris processzor

A modern számítógépek nagyon gyorsak, utasítások ezermilliárdjait hajtják végre egyetlen másodperc alatt, ennek ellenére nem mérhetők saját agyunk intelligens teljesítményéhez. Neuronjaink egy másodperc alatt csupán ezerszer küldenek impulzusokat egymásnak, mégis, képesek vagyunk látni, felismerni egymást, beszélni a másik emberhez, és meghallani azt, ha valaki sétál a folyosón. Mindezt ráadásul egyszerre, ami gyakorlatilag képtelen feladat napjaink leggyorsabb számítógépe számára is, foglalta össze Ranjit Pati, a Michigani Műszaki Egyetem fizikusa, mi indította el a kutatókat a molekuláris processzor létrehozása felé.

Habár egyre többet írunk a feladatvégrehajtás párhuzamosításáról, a mai CPU-kban az utasításfeldolgozás még mindig nagyrészt soros módon történik. Ráadásul amint létrejött egy áramköri útvonal, az többé már nem változik. Ezzel ellentétben az agyunkon keresztülszáguldó elektromos impulzusokat neuronok folyamatosan és dinamikusan fejlődő hálózata kezeli, melyek együttműködésben rejlik központi szervünk hihetetlen ereje.

Ezt a szemléletet azonban nem könnyű átültetni az egyesek és nullák világába. A japán és amerikai kutatók ezért egy, mai szemmel számítógépnek egyáltalán nem nevezhető komputert hoztak létre. A DDQ egy olyan „hatszögletű” molekula, amely nitrogént, oxigént, klórt és szenet tartalmaz. Ez a kétrétegű struktúra egy arany hordozófelületen alakul ki, és négy állapotot (ha úgy tetszik: nullát, egyet, kettőt és hármat) képes felvenni. A molekuláris kapcsolók összeszervezésével a kutatók különböző számítási feladatokat párhuzamosan tudtak végrehajtatni. Hagyományos digitális áramköri feladatok mellett természetes jelenségeket (például hő-diffúzió és rákos burjánzás) szimuláltak; ezek során pedig nagy segítséget jelentett a DDQ molekula-rendszer átkonfigurálhatósága.

Különböző mintákba rendeződő molekuláris számítógép

„A legszebb az egészben, hogy közel 300 molekula „beszélt” egymással egy időben, az információfeldolgozás alatt, amivel leutánoztuk az agyban levő neuronok viselkedését. A neuron-szerű áramköri hálózat fejlődése lehetővé tette számunkra, hogy számos problémát ugyanazon a hálón oldjunk meg, ezzel egyfajta intelligenciával ruházva fel az eszközt. Kicsiny processzorunk algoritmizált számítógépek számára értelmezhetetlen problémákat oldhatott meg, főleg olyan feladatok elvégzésében jeleskedve, mint a természeti csapások vagy járványok kitörésének előrejelzése.” – fejtette ki a kísérlet eredményét Pati.

Mindemellett rendelkezik egy másik, igen érdekes tulajdonsággal a processzor. A molekuláris réteg önszerveződő képessége révén sérülés, hiba esetén ki tudja javítani magát, azaz öngyógyító. Erre egyetlen, ember alkotta számítógép sem képes – de agyunk igen. Amint az biológiai tanulmányokból ismert kell, hogy legyen, egy neuron halálával a többi idegsejt átveszi annak szerepét. Ezzel képes az agy akár egészen súlyos károsodást vagy az alkohol hatásait is ellensúlyozni.

Az biztos, hogy nem véletlenül nevezte Pati áttörésnek kutatásaik eredményét. Munkájuk révén megváltozhat a molekuláris számítógépekről alkotott véleményünk, és az sem kizárt, hogy egyszer ezen az elven működő kereskedelmi termékek kerülnek majd forgalomba. Vagy, ki tudja – lehet, hogy már nem is „termékek” lesznek…