Rzeczpospolita nr 32/5502, 8 lutego 2000 r.

ZBIGNIEW WOJTASIŃSKI
Za 10-20 lat prawdopodobnie skończy się era powszechnie wykorzystywanych komputerów zbudowanych na bażie krzemu. Uczeni już teraz myślą zatem o,tym, czym je zastąpić, by utrzymać wysokie tempo zwiększania ich mocy obliczeniowej. Największe nadzieje budzi komputer biologiczny-tak mały, że będzie można pomieścić go w kropli wody.
Według zgodnej opinii fachowców, komputery molekularne są przyszłością techniki kómputerowej: będą o wiele szybsze i mniejsze niż dzisicjsze maszyny wykorzystujące uklady półprzewodnikowe. Toteż prace nad nimi prowadzone są z coraz większym rozmachem. Tym bardziej że zmniejszanie rozmiarów elementów struktur krzemowych już zaczyna napotykać coraz większe przeszkody
Bramki molekularne
Francuscy biochemicy z College de France w Paryżu przewidują, że zmniejszenie niektórych elektronicznych podzespołów komputera do rozmiarów pojedynczych cząsteczek organicznych będzie możliwe za kilkanaście lat. Zsyntetyzowali już sztuczne molekuły, które po oświetleniu promieniem lasera w ciągu miliardowej części sekundy złnieniają strukturę i przewodzą prąd elektryczny Zachowują się zatem jak typowe bramki logiczne maszyn obliczeniowych.
Specjaliści z Uniwersytetu Rochester w Nowym Jorku opracowali proste elementy komputera biologicznego, w którym rolę logicznych bramek przejęły fragmenty DNA. Animesh Ray oraz Mitsunori Ogihara uzyskali już trzy "bramki biologiczne", pełniące w tradycyjnym komputerze funkcję "i", "lub" oraz "nie". Za przełączniki posłużyły im nukleotydy - podstawowy budulec występujących w każdej żywej komórce kwasów nukleinowych.
Układaniem pojedynczych molekuł DNA ża pomocą mikroskopu elektronowego na idealnie płaskiej powierzchni zajmuje się niemiecki nanotechnolog Uniwersytetu Saarland - LTwe Hartmann. Twierdzi on, że wie już, jak z materiału genetycznego układać podzespoły
elektroniczne - diody i tranzystory Jeśli potwierdżą to dalsze eksperymenty w przyszłości będzie można konstruować mikroprocesory ze ścieżkami 50 razy mniejszymi od tych, jakie są obecnie stosowane w obwodach scalonych. Tyle właśnie różnią się od nich rozmiarami pojedyncze molekuły kwasu nukleinowego. Jedna z nich ma bowiem średnicę zaledwie 2 nanometrówjednej czterdziestej czwartej tysięcznej ludzkiego włosa. Półprzewodnik z DNA
Nie ma tylko pewności, czy DNA przewodzi prąd elektryczny W tej sprawie badacze nie są zgodni. Wprawdzie Hans-Werner Fink oraz Christian Schoenenberger z uniwersytetu w Bazylei wykryli, że spirala DNA przewodzi prąd elektryczny równie dobrze jak półprzewodniki wykorzystywane obecnie do produkcji pod~espołów elektronicznych. Prof. Gary Shuster, chemik Georgia Institute of Technology, twierdzi jednak, że przez kwas nukleinowy nieco inaczej płynie prąd niż przez półprzewodnik. Nadal zatem otwarte pozostaje pytanie, ezyjego przewodnictwo elektryczne doczeka się kiedykolwiek praktycznego wykorzystania.
Wątpliwości te nie zniechęcają nanotechnologów Bo jeśli nawet DNA nie ma naturalnego przewodnictwa prądu; jest nadzieja, że będzie możną go do tego zmusić. Przykłademjest rozwiązanie, jakie zaproponował Uri Sivan z Instytutu Technologii Technion w Izraelu: wystarczy ułożyć na nukleinowej ścieżce drobiny srebra, by wywołać przepływ prądu. Na dodatekjest on ukierunkowany co jest również niezbędne do zbudowania układu scalonego. Z kolei James La Clair, chemik pracująćy obecnie w Berlinie (a wcześniej w kalifornijskim Scripps Research Institute), zaproponował świecącą komórkę pamięci: pojedynczą molekułę, która w obecności azotu przechodzi w aktywny stan fluorescencji ("włączone"), zaś obecność dwutlenku węgla sprawia, że'cząsteczka przechodzi do stanu pasywnego ("wyłączone").
Zafascynowani tymi próbami naukowcy prognozują, że w komputerze biologicznym będzie można w przyszłości zrealizować ideę Maszyny Turinga. Koncepcję takiego abstrakcyjnego modelu urządzenia.
brytyjski matematyk Alan Turing wysunął już w 1936 roku, lecz okazała się ona wyjątkowo trudna do zrealizowania. Informatycy posłużyli się tylko niektórymi jej elementami do qpracowania algorytmów sterujących pracą komputerów Tymczasem biokomputery mają działać podobnie jak żywe komórki - samodzielnie decydować, wjaki sposób wypełnić postawione przed nimi zadanie.
Nanoroboty w komórce ~
Przekonany jest o tym matema- ~ tyk i informatyk Ehud Shapiro z Instytutu Nauk Weizmanna w Rehovot w Izraelu. Snuje wręcz wizje nanorobotów biologicznych, które będzie można umieścić w ciele człowieką, a nawet we wnętrzu komórki. Mają one pełnić rolę mikroskopijnego lekarza nadżorującego, czy w organizmie nie rożwija sięjakaś choroba, zanim wystąpią pierwsze jej objawy. W razie zagrożenia wyślą sygnał ostrzegawczy, np. zmienią kolor moczu, a nawet wytworzą i zaaplikują niezbędny lek. Gdyby doszło do infekcji - mogłyby dawkować antybiotyki lub środki przeciwwirusowe.
Pomysł budowy takich nanorobotów jest dość odległ5; ale wcale nie jest tak niedorzeczny Pod warunkiem, że będzie możliwe skonstruowanie komputera biologicznego mniejszego i bardziej wydajnego od tradycyjnych maszyn obliczeńiowych. Wtedy będzie można umieścić w nich tąkże geny kodujące białka przydatne w leczeniu wielu chorób. Tym bardziej że biolodży molekulaiwi są bliscy zsekwencjonowania całego DNA człowieka, a za kilkanaście lat poznamy fuńkcje wielu gęnów
O komputerze biologicznym po raz pierwszy napisał w 1994 r. p~of. Leonard Adleman z Uniwersytetu Południowejv Kalifornii. Chodziło wtedy o wykazanie, ezy można go w ogóle zbudować. Wprawdzie nie udało się ustalić, jak takie urządzenie powinno wyglądać; ale nikt nie udowodnił, że jego opracowanie ńie jest możliwe. Wszyscy zainteresowani nim badacze starają się teraz pokazać, że prowadzone doświadczenia nie są stratą pieniędzy. Liczą na to, że po okresie triumfu krzemtz, dyskietek i mikroprocesorów, nastanie era komputerów biologicznych, w których wykorzystywane będą proteiny neurony bakterie i kawałki DNA.
Początek ery gigaherców
Na odbywającej się w tym tygodniu
w San Francisco międzynarodowej konferencji poświęconej projektowaniu układów scalonych. przedstawiciele firmy IBM zaprezentować mają układy procesorowe, które - wedle deklaracji firmy - będą najszybszymi układami tego typu.na świecie. Pracować mają
z częstotliwościami zegara od 3,3 do 4,5 GHz, a więc mniej więcej pięć razy szybciej niż najszybsze znajdujące się dziś w sprzedaży procesory. Inną zaletą nowej rodziny układów ma być niższe o polowę zużycie energii. Według Randalla Isaaca, wiceprezesa IBM Research, sprzedaż takich układów powinna rozpocząć się za trzy, cztery lata, natomiast już za rok powinny być dostępne procesory pracujące z zegarem 1 GHz. Bliższy rozpoczęcia sprzedaży układów z zegarem 1 GHz wydaje się być Intel, który zapowiedział wprowadzenie ieh na rynek jeszcze w tym roku (obecnie najszybsze Pentium pracuje
z zegarem 800 MHz). Szcżególy techniczne dotyczące Pentium 1 GHz także przedstawione zostaną na konferencji w San Francisco.
Kolejny konkurent dla Windows CE
Firma Be Inc. zaprezentowała system operacyjny BeIA, przeznaczóny dla przenośnych urządzeń zapewniających dostęp do Internetu. Firma założona zo: stała 10 lat temu przez byłego dyrektora Apple Computer, Jeana-Louisa Gassee'a. Jej najbardżiej znany produkt to BeOS - system operacyjny dla komputerów osobistych. Przez wielu ekspertów uważany był on za co najmniej rówhie dobry jak DOS Microsoftu, jednak nigdy nie zdobył większej popularności i jest dziś używany wyłącznie przez nielicznych progrąmistów i entuzjastów. Be Inc. zdecydowała się na bezpłatne rozd~wanie jegd ostatniej wersji BeOS 5
i zamierza skonćentrować się na oprogramowaniu dla urządzeń internetowych. Obecnie jest to jeszcze niewielki rynek, ale w ciągu kilku najbliższych lat może stać się żnacznie bardziej lukratywny niż rynek komputerów osobi-. stych. Co. istotne - znacznie słabsza
jest na tym rynku pozycja Microsoftu, bowiem Windows CE nie stały się powszechnie używanym standardem. BeIA to kolejny konkurent dla systemu lansowanego. przez Microsoft. Przed kilku, dniami o pracach nad wersją systemu operacyjnego Linux przeznaczoną dla urządzeń przenośnych zakomunikował jego twórca, Linus Torvalds.
NA PODST. REUTERS OPR. A.J.
Biochipy na raka
Onkolodzy będą mogli lepiej dostosować leczenie do konkretnego chorego dzięki biochipom weryfikującym aktywność genów w komórkach nowotwórowych'. Obecnie dostępne są wyłącznie badania mikroskopowe pozwalające ustalić np. typ nowotworu oraz pierwotne jego ognisko. Jeszcze bardziej precyzyjne jest nowe badanie polegające na użyciu szklanej płytki zawierającej 18 tys. fragmentów DNA - odpowiadających poszczególnym genom' nowotworowym. Reagują one na uruchamiane przez nie substancje chemiczne, świadczące o ieh aktywności. W ten sposób prof. Patrićk Brown
z Uniwersytetu Stanforda testuje już chłoniaki z limfocytów B: Chce ustalić; dlaczego trzy piąte cierpiących na tę , chorobę gorzej reaguje na leki, ma nawroty choroby. z.w.
Teleuniwersytet 28 uniwersytetów z 8 państw śródziemnomorskich - Francji, Hiszpanii, Włoch, Libanu, Egiptu, Tunezji, Algierii
i Maroka - podpisało w Marsylii akt założycielski uniwergytetu eurośródziemnomorskiego "Tethys". Dydaktyka będzie w nim oparta na technologii nauczania na dystans. Celem jest upowszechnianie wiedzy na najwyższym poziomie, umożliwianie zdobywania wyższego. wykształcenia, dyplomów akademickich ludziom, którzy z rozmaitych powodów nie są w stanie uczęszczać do renomowanych uczelni, także za granicą. Studenci będą mogli zdobywać wiedzę z przedmiotów nie wykładanych w iqh krajach ojczystych. Zajęcia będą miały formę telekonferencji, telekolokwiów, teleseminariów, itp. K.K.