क्या जीवित कोशिकाओं के प्रोटीन से वे समस्याएँ हल हो सकती हैं जो सुपर कंप्यूटर करती हैं? | नवाचार | स्मिथसोनियन - लेख, नवाचार, प्रौद्योगिकी, पत्रिका, विज्ञान

हमारा दैनिक जीवन इतना डिजीटल है कि टेक्नोफोब भी जानते हैं कि एक कंप्यूटर इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिस्टर का एक गुच्छा है जो एक प्रोग्राम में एन्कोड किए गए 1 और 0 सिग्नल को प्रोसेस करता है। लेकिन एक नई तरह की संगणना हमें अपनी सोच को फिर से चलाने के लिए मजबूर कर सकती है: पहली बार वैज्ञानिकों ने जीवित कोशिकाओं द्वारा इस्तेमाल की जाने वाली ऊर्जा स्रोत को एक छोटी सी समस्या को हल करने के लिए जीवित रहने के लिए इस्तेमाल किया।

पिता-पुत्र की जोड़ी के नेतृत्व में किया गया शोध, जैव-रसायन विज्ञान के लिए एक बढ़ावा है, जो ऐसे उपकरणों का वादा करता है जो जटिल कार्यों से निपटते हैं और विद्युत मशीनों की तुलना में बहुत कम ऊर्जा का उपयोग करते हैं। "तेजी से कंप्यूटर बनाने का सवाल नहीं है, " नए अध्ययन के प्रमुख लेखक डैन निकोलॉ जूनियर कहते हैं, जिन्होंने ऑक्सफोर्ड में गणितीय जीव विज्ञान में पीएचडी अर्जित की। "यह उन समस्याओं को हल करने का सवाल है जो कंप्यूटर बिल्कुल भी हल नहीं कर सकता है।"

कोड-ब्रेकिंग लें, जिसमें एक सही समाधान तक पहुंचने के लिए खरबों संयोजन के माध्यम से स्थानांतरण शामिल हो सकते हैं। शायद आश्चर्यजनक रूप से, मेनफ्रेम कंप्यूटर इस तरह की समस्या को हल करने में इतने महान नहीं हैं क्योंकि वे एक समय में एक क्रम में गणना करते हुए, रैखिक रूप से काम करते हैं। समानांतर प्रसंस्करण-एक साथ कई संभावित समाधानों की कोशिश करना — एक बेहतर शर्त है।

यहीं पर नया प्रयोग आता है। सालों से मॉन्ट्रियल के मैकगिल विश्वविद्यालय में बायोइंजीनियरिंग के प्रमुख डैन निकोलॉ सीनियर ने साइटोस्केलेटल प्रोटीन के आंदोलन का अध्ययन किया है, जो कोशिकाओं को उनकी संरचना देने में मदद करता है। 2002 के आसपास, उनके बेटे, जो तब एक स्नातक थे, सोच रहे थे कि शिकार पर चूहों और चींटियों में चूहे कैसे समस्याओं का समाधान करते हैं। क्या उनके पिताजी ने जिन प्रोटीनों पर शोध किया था, उन्हें भी पहेलियों को हल करने में लगाया जा सकता है?

प्रश्न का परीक्षण करने के लिए, उन्हें पहले इसे एक ऐसे रूप में अनुवाद करना था, जिस पर प्रोटीन प्रतिक्रिया दे सके। इसलिए शोधकर्ताओं ने एक गणितीय समस्या को चुना, इसे एक ग्राफ के रूप में प्लॉट किया और फिर ग्राफ को एक प्रकार की सूक्ष्म भूलभुलैया में परिवर्तित कर दिया, जिसे एक-इंच-वर्ग सिलिका चिप पर बनाया गया था। निकोलौ सीनियर का कहना है, "तो आप उस नेटवर्क को एजेंटों द्वारा खोजा जाना चाहिए - तेज, छोटा, बेहतर - और देखें कि वे कहाँ निकल रहे हैं।" इस मामले में, एजेंट खरगोश की मांसपेशियों (और लैब में उगाए गए) से साइटोस्केलेटल प्रोटीन फिलामेंट्स थे, और उन्होंने भूलभुलैया के विभिन्न समाधानों की "तलाश" की, जैसे कि भीड़ बाहर निकल रही है। इस बीच, प्रोटीन की बढ़ती ऊर्जा ने एटीपी के टूटने से ऊर्जा ग्रहण की, ऊर्जा को छोड़ने वाले अणु जो कि कोशिकाओं को उत्पन्न करते हैं, और "जवाब" यह देखने से उभरा कि प्रोटीन बच गए थे, फिर अपने कदम पीछे हटाए।

यह प्रायोगिक बायोकेम्प्यूटर एक इलेक्ट्रॉनिक मशीन को बेहतर नहीं बना सकता है, और इसे केवल एक समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। लेकिन शोधकर्ताओं का मानना है कि किसी दिन "हजारों बार कम बिजली की गणना का उपयोग करते हुए" पारंपरिक कंप्यूटरों से बचने वाली चुनौतियों से निपटने के लिए अवधारणा को किसी दिन बढ़ाया जा सकता है, निकोलो जूनियर क्रिप्टोग्राफी, ड्रग डिजाइन और सर्किट पथ सभी बड़ी गणितीय चुनौतियों को देखते हैं जो सिर्फ भीख मांग रहे हैं। एक प्राकृतिक समानांतर प्रोसेसर के लिए। और जैसा कि निकोलौ जूनियर कहते हैं, "जीवन चीजों को अधिक कुशलता से करता है।"