Djur och människors kroppar har i alla tider lagrat, transporterat och processat information, och många forskare tror att de biologiska processerna kan bli långt mer effektiva än de digitala, om de lyckas återskapa dem i realistiska scenarier.
Den effektiva hjärnan
Två forskare vid University College London undersökt närmare hur hjärnan processar information, och därmed är ett steg närmare att lösa gåtan till en effektiv biologisk dator. De upptäckte att att hjärnan använder både analoga och digitala signaler för att kommunicera med sig själv. En anledning kan vara att spara energi.
Dagens superprocessorer är ofta uniforma, alla delar har samma kraft och utför samma uppgifter. I hjärnan finns neuroner som kan transportera stora mängder information långsamt och energikrävande, och sådana som är snabba och effektiva. Upptäckten kan ge ledtrådar till hur man ska bygga bättre processorer, kanske genom att mixa olika arkitekturer nära varandra på sätt vi inte visste var möjliga.
Läs mer:
http://dx.doi.org/10.1109/JPROC.2014.2307755
Transistorceller
Ett forskarlag vid Stanford University, Kalifornien har skapat världens första biologiska transistor, eller transkriptor som de kallar det, som använder DNA och RNA istället för elektroner för att skapa ett system av logiska grindar.
Istället för elektroner genom tråd, så flödar ett enzym längs en DNA-sträng. Ändringar i enzymerna motsvarar transistorns spänningsökning, genom att enzymen triggar större ändringar i DNA-genen. Forskarna har kombinerat dessa transkriptorer och skapat en full svit av logiska grindar, kallat boolean integrase logic (eller, varning för ordvits, BIL-gates). Med dessa BIL-grindar skulle en biologisk dator kunna göra beräkningar som en dator. Andra forskare jobbar på att lagra och transportera data med DNA.
Därmed inte sagt att man snart kommer få mata sin biologiska superdator med matrester inom en nära framtid, tekniken är långt därifrån. Men forskarna hoppas att biodatorer kommer få användning inom medicin, då det ligger närmare till hands att de kan interagera med våra kroppar.
Läs mer:
http://www.sciencemag.org/content/340/6132/599.abstract
Krabbor som grindar
Vad är blått, har lite för många ben och kan avancerad logik? En framtidsdator som drivs av rå krabbkraft förstås! Och det är precis så knäppt som det låter.
Forskare från Japan och Storbrittanien har studerat en sorts soldatkrabba, Mictyris guinotae, och deras svärmbeteende. Krabban lever på japanska stränder och rör sig över sanden på ett mycket förutsägbart sätt, ungefär som biljardbollar. Om man till exempel låter två svärmar springa in i varandra krockar de och alla fortsätter tillsammans åt ett håll.
Detta beteende gjorde att forskarna undersökte om de kunde få krabborna att springa i labyrinter som fungerar som logiska grindar. Man har tidigare kunnat implementera grindar genom kollision med just biljardbollar, och nu även krabbor. Verkliga experiment visar alltså att en krabbdator är möjlig. Gör vad du vill med den informationen.
Läs mer:
http://arxiv.org/abs/1204.1749
Kommer det här bli verklighet?
Niklas Lavesson är universitetslektor/docent vid Blekinge Tekniska Högskola och forskar på maskininlärning.
Hur uppstod idén om biologiska datorer?
– På 30-talet fram till 50-talet var man intresserad av att förstå naturliga processer bättre, och den heliga graalen är den mänskliga hjärnan. Då tillverkade man en neuron med matematiska modeller och förstod snabbt att det inte skulle gå att få till en så komplicerad hjärna.
– Idag kan man skapa ett program som bygger på genetiska algoritmer, som i princip simulerar evolutionen. Då skapar man tusentals organismer, som vart och ett är ett datorprogram. Sen låter man organismerna mutera och föröka sig, och efter ett stort antal generationer så har man organismer som är bättre anpassade efter miljön man har beskrivit. Datorprogrammen är då bättre än tidigare på att lösa den uppgift man har definierat.
Finns det någon mystisk och okänd algoritm i naturen som man försöker hitta med sådan här forskning?
– Om vi tittar på en av de där krabborna var för sig, så kan man se att de har vissa grundläggande egenskaper som kan lösa enkla problem, men har man tusen krabbor i en svärm börjar man kunna se större mönster. De härmar det vi ser i riktiga datorer, komplicerade operationer som består av många enkla.
– Även om det är intressant att studera krabborna i labyrinten så finns det inte alltid en praktisk tillämpning. Men genom att låta oss inspireras av naturliga processer så kan vi bygga praktiskt tillämpbara datorprogram och datorsystem som är mer effektiva.
Vilken är den mest lovande naturprocessen att implementera i datorsystem?
– Svärmbeteenden ligger bra till, som finns hos fåglar och många andra djur. Det kallas partikelsvärm-optimering och innebär att man löser svåra problem med hjälp av många enkla beräkningsapparater. Dessutom finns nu parallella processorer som klarar att känna igen bilder ungefär som en hjärna gör.
