Sciencemag.cz
Doporučujeme
I v češtině vyšla v řadě Kolumbus od MF kniha „Na úsvitu živých strojů“, která mapuje vývoj oboru DNA počítačů od jeho počátku v polovině 90. let. Vyšla v roce 2008, to už byl ovšem zájem o DNA počítače za zenitem. (Vrcholil těsně na počátku tisíciletí, kdy se všude mluvilo o BioIT, vznikaly specializovaná firmy, do nich investoval rizikový kapitál, vstupovaly na burzu… Kdo věděl, co je DNA, mohl si namísto laboratorního pláště obléci kravatu a proměnit se v manažera, jak s nadsázkou pravil tehdy kolega.)
Masivní paralelismus těchto systémů se zdál být zpočátku vhodný pro úlohy s vysokou mírou výpočetní složitosti (faktorizace hrající roli v kryptografii nebo tzv. NP úplné problémy, například problém obchodního cestujícího či problém splnitelnosti). V úloze obchodního cestujícího, jak ji na tomto typu počítačů poprvé řešil Leonard Adleman, reprezentovaly molekuly DNA jednotlivé cesty a spojnice mezi body. Díky chytře zakódovanému párování řetězců pak vznikly v systému paralelně modely všech cest; řešením pak bylo podle konkrétního zadání vybrat molekulu, která kóduje cestu vyhovující zadáním úlohy, například cestu nejkratší.
Martyn Amos, člověk, který z DNA počítačů získal jako první doktorát (na MITu) ovšem uvedl, že komerční využití tohoto typu DNA počítačů narazilo na řadu překážek. Ukázalo se, že samotná technologie sice některé problémy klasických počítačů svým masivním paralelismem překonává, ale na jiné sama naráží. Výzkum se rozštěpil na několik projektů; někteří z vědců se spokojili s jednoúčelovými zařízeními řešícími NP úplné problémy (takový systém byl předváděn i na CeBitu v sousedním Německu), jiní se snažili sestavit DNA počítač v podobě konečného automatu, cílem dalších byl obecný počítač atd.
Velkou překážkou se ukázala být „hmotnostní bariéra“. U řešení složitějších problémů se narazilo na obtíže se syntézou dostatečně dlouhých řetězců DNA, které by mohly reprezentovat zadání úlohy; tento postup byl časově náročný, drahý i relativně chybový. Složitější problémy pak také vedly k tomu, že namísto zkumavek v původních Adlemanových pokusech by bylo třeba reakci provádět v objemných reakčních nádobách; právě zde by hrozilo, že kombinatorická exploze u klasických počítačů bude vystřídána explozí hmotnostní. Samozřejmě se může stát, že při určitém zadání a uspořádání pokusu převýší hmotnost směsi potřebné k řešení hmotnost známého vesmíru, nemusí však vůbec dojít k tak extrémním případům. Úplně stačí, když bude směs tak velká, že nebude možné rozumně zajistit dokonalé promíchání – předpoklad masivního paralelismu. A nakonec i když se promíchání zajistit podaří, budeme mít před sebou třeba přílišný objem, abychom z něj dokázali s rozumnou úspěšností oddělit molekulu kódující řešení.
Hmotnostní bariéra je problémem závažným, ale nemusí být neřešitelná. Při stávajícím vývoji DNA počítačů se ale ukázalo, že (trochu překvapivě) chyběla pobídka z komerční sféry. Prostě se nenašel nikdo, kdo by výzkumníkům zadal řešení problému, na který současné klasické počítače nestačí, a nabídl jim za to potřebnou finanční odměnu. Jak vlastní DNA, tak i operace s ní jsou přitom ve větším měřítku zatím docela drahé.
Výsledkem je, že od počítání se celý obor posunul spíše k nanotechnologickým konstrukcím a projektům stroječků, které by fungovaly v živých organismech.
Zdroj: Martyn Amos: Na úsvitu živých strojů, Mladá fronta, Praha 2008
Poznámka: Kniha „Na úsvitu živých strojů“ je zajímavým počinem už proto, že se vydavatel odhodlal na komerčním základě vydat takto úzce specializovanou publikaci. Zatímco knihy o evoluci či kosmologii se neustále opakují, dalo by se odhadnout, že česky dlouho nic na toto téma nevyjde. Název knihy je ovšem poněkud matoucí, nejde o žádné kyborgy a DNA počítač není o nic více „živý“ než kuličkové počítadlo.
