رایانه فوق‌سریع که هنگام محاسبه تکثیر می‌شود

به گزارش گروه فضای مجازی ، ایرنا به نقل از پایگاه خبری ساینس دیلی، نوشت: محققان دانشگاه منچستر با طراحی این کامپیوتر ، عملی بودن تئوری قدیمی ماشین تورینگ غیر قطعی (NUTM) را نشان دادند؛ تئوری این ماشین برای شبیه‌سازی الگوریتم های بسیار پیچیده مطرح شده است و به معنی کامپیوتری است که بتوان آن را برنامه ریزی کرد تا هر آنچه را سایر دستگاه ها اعم از کامپیوترهای الکترونیکی و کوانتومی پردازش می کنند، محاسبه کند.

محققان دانشگاه منچستر که نتایج تحقیقاتشان در نشریه Royal Society Interface منتشر می شود، رایانه مبتنی بر مولکول‌های DNA را سریع‌ترین کامپیوتر جهان با کمترین انرژی مصرفی و بالاترین کارآیی در حل مسایل لاینحل محاسباتی معرفی کرده اند. 

دکتر راس کینگ مدیر این پروژه تحقیقاتی عملکرد کامپیوتر مبتنی بر مولکول‌های DNA را به زبان ساده این گونه بیان کرد: کامپیوترهای الکترونیکی هنگامی که در محاسبات به دوراهی (ماز) می رسند، ناچارند یک راه را انتخاب و محاسبات و جستجو را در آن مسیر ادامه دهند؛ اما کامپیوتر ساخت محققان منچستر نیازی به انتخاب ندارد زیرا در چنین وضعیتی، تکثیر می‌شود و با پیگیری راه های موجود، سرعت محاسبات و جستجو به میزان بسیار قابل توجهی افزایش می‌یابد. برخلاف کامپیوترهای الکترونیکی که براساس اعداد ثابت تراشه‌های سیلیکونی قرار دارند، ماشین NUTM از مولکول های DNA ساخته شده است و از آنها برای تکثیر استفاده می‌کند. این کامپیوتر جدید به هیچ دستور‌العملی نیازمند نیست؛ بلکه تمام محاسبات و پردازش توسط قابلیت ویرایش و برنامه‌ریزی مجدد مولکول DNA صورت می‌گیرد.

براساس این گزارش، البته کامپیوترهای کوانتومی و بیت‌های کوانتومی نیز این قابلیت را دارند که مسیرهای متفاوتی را همزمان تولید و طی کنند؛ ولی این قابلیت به شرطی است که دوراهی (ماز) مورد نظر تقارن های خاصی داشته باشد که این محدودیت کاربرد و سازگاری آنها را کاهش می‌دهد. در عملکرد ماشین NUTM این محدودیت وجود ندارد.

برای انجام محاسبات در کامپیوترهای معمولی به دو حالت مجزا یعنی صفر و یک نیاز است. اما در کامپیوتر های کوانتومی این کار با استفاده از جهت چرخش الکترون ها (اسپین) به دست می آید. بعنوان مثال چرخش الکترون به سمت راست را ۱ و به سمت چپ صفر می نامیم که البته الکترون می تواند به هر جهت دلخواه دیگر نیز چرخش کند. این منطق شبیه منطق کامپیوتر های امروزی است، یعنی یا صفر و یا ۱ ؛ اصلی که در منطق کامپیوتر های کوانتومی، آنها را از کامپیوتر های امروزی متمایز می کند، اصل بر هم نهی کوانتومی است.

طبق این اصل، الکترون ها می توانند در یک لحظه هم به سمت چپ چرخش کنند و هم به سمت راست و یا به هر جهت دیگر. به عبارت دیگر در بیت کوانتومی فقط صفر و ۱ نداریم، بلکه حالت سوم و حالت های بسیار دیگر هم وجود دارد که ترکیبی از صفر و ۱ است. بنابراین اگر محاسبه ای را با استفاده از الکترون انجام دهید، می توانید همزمان حالت های مختلف آن را روی صفر و ۱ انجام دهید که مسلما قدرت، دقت و سرعت پردازش این گونه محاسبات به صورت عجیبی افزایش خواهد یافت.

در کامپیوتر مبتنی بر DNA، به جای تراشه های سلیکونی متعارف از مولکول های بیولوژیکی استفاده می شود و اطلاعات براساس الفبای ژنتیکی چهار کاراکتری - آ (آدنین) ، جی (گوانین)، سی (سیتوسین) و تی (تیمین) - ارائه می شود، در حالی که در کامپیوترهای سنتی، این الفبا دو کاراکتری و مبتنی بر مجموعه هایی از صفر و یک است.