Eine Billion Computer in einem Tropfen WasserWeizmann Institut
http://www.weizmann.ac.il/Wissenschaftler bauen aus biologischen Molekuelen einen winzigen Computer
Einer Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Ehud Shapiro am Weizmann Institut gelang es, aus biologischen Molekuelen einen winzigen programmierbaren Computer in einem Reagenzglas herzustellen. Wie in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift Nature berichtet wird, ist dieser biologische Nanocomputer so klein, dass eine Billion (1.000.000.000.000) solcher Computer nebeneinander in einem Tropfen von einem Zehntel Milliliter waessriger Loesung bei Zimmertemperatur Platz finden und parallel rechnen koennen. Zusammen koennen diese Computer eine Milliarde Operationen pro Sekunde ausfuehren, mit einer Genauigkeit von ueber 99,8 Prozent pro Operation, wobei sie nur ein Milliardstel Watt Energie benoetigen. Die Studie koennte den Weg zu Computern weisen, die interaktiv mit der biochemischen Umgebung innerhalb des menschlichen Koerpers arbeiten und damit weitreichende biologische und pharmazeutische Anwendungsmoeglichkeiten erschliessen.
Eingabe, Ausgabe und 'Programm' des Computers bestehen aus DNS-Molekuelen. Als 'Hardware' benutzt der Computer zwei natuerlich auftretende Enzyme, die die DNS manipulieren. Werden diese in einer Loesung vermischt, erzeugen die Software- und Hardware-Molekuele harmonisch, ausgehend vom Eingabe-Molekuel, ein Ausgabe-Molekuel und bilden damit eine einfache mathematische Rechenmaschine, bekannt als endlicher Automat. Dieser Nanocomputer kann fuer die Loesung einfacher Aufgaben programmiert werden, je nachdem, welche Programm-Molekuele der Loesung beigemischt werden. Er kann zum Beispiel herausfinden, ob im Eingabe-Molekuel eine Liste aus einer ununterbrochenen Reihe von Nullen besteht, der eine ununterbrochene Reihe von Einsen folgt.
'Die lebendige Zelle enthaelt unglaubliche molekulare Maschinen, und die Art, wie sie auf die molekularen Informationstraeger wie DNS und RNS einwirken, ist grundsaetzlich der Berechnung mit Computern sehr aehnlich,' sagt Prof. Shapiro. 'Da wir solche Maschinen bislang nicht wirksam veraendern bzw. neue schaffen koennen, besteht der Trick darin, natuerlich existierende Maschinen zu finden, die in der Kombination zur Ausfuehrung von Rechenfunktionen gebracht werden koennen.'
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