Bir damla tuzlu su, biraz ısı ve DNA… Hepsi bu. Elektrik tüketmeden hesaplama yapabilen bu moleküler bilgisayar, verileri binlerce yıl saklamaktan hastalıkları hücre seviyesinde tespit etmeye kadar uzanan bambaşka bir bilgisayar dünyasının kapısını aralıyor.
Bilgisayar deyince aklımıza işlemciler, devreler, kablolar ve tabii ki elektrik gelir. Veri merkezleri büyüdükçe enerji ihtiyacı da kabarıyor. Hal böyle olunca araştırmacılar, bu düzenin dışında çalışan bilgisayarların peşine düşüyor. Maynooth Üniversitesi’nden bir ekip ise çözümü hiç beklemediğimiz bir yerde arıyor: suyun içindeki DNA parçalarında.
Nature dergisinde yayımlanan çalışmada geliştirilen DNA bilgisayarı, silikon çipler yerine moleküllerin etkileşimlerinden yararlanıyor. Üstelik bunun için koca bir sistem odasına da gerek yok; bir damla tuzlu su yeterli. DNA parçaları sıvının içinde hareket ediyor, birbirleriyle eşleşiyor ve hesaplama böylece ortaya çıkıyor. Üstelik ortada bildiğimiz anlamda bir işlemci bile yok!
Klasik bilgisayar elektriğe ihtiyaç duyar. Bu sistemdeyse hesaplamayı başlatmak için gerekenler çok daha basit: tuzlu su, DNA ve biraz da ısı. Özel olarak tasarlanan DNA dizileri tuzlu suyun içine bırakılıyor. Sıvı kısa süre ısıtılıp ardından yavaşça soğutulunca DNA parçaları hareketleniyor, doğru parçaları bulup birbirine bağlanıyor ve hesaplama ortaya çıkıyor.
Burada elektriğin yaptığı işi moleküller üstleniyor. Üstelik doğru sonucu bulmaları için karmaşık bir hata düzeltme yazılımı da gerekmiyor. DNA parçaları uygun eşleşmeleri kendileri buluyor; sistem de oluşan moleküler yapıyı hesaplamanın sonucu olarak okuyor.
DNA bilgisayarlarının en büyük handikaplarından biri hızları. Yeni sistem bu konuda kendi kulvarındaki sınırları zorluyor. 100 bitlik işlem kapasitesiyle kendi sınıfındaki en hızlı ve en gelişmiş moleküler bilgisayar olarak öne çıkan sistem, “10 + 3” gibi basit bir hesabı tuzlu suyun içinde yaklaşık 30 saniyede tamamlıyor.
İş hesap büyüdüğünde de durmuyor. Sistem, 34 milyona kadar olan sayılarla yapılan karmaşık işlemleri doğru şekilde sonuçlandırabiliyor. Üstelik önceki DNA bilgisayarlarından farklı olarak aynı sistemde hem yüksek işlem kapasitesi hem de yeniden kullanılabilirlik sunuyor. Kısacası bu bilgisayar, DNA tabanlı hesaplamayı bir adım ileri taşıyor.
Moleküler bilgisayarların önündeki sorunlardan biri de yapılan işlem sonrasında ortaya çıkıyordu. Bir hesaplama yapılıyor, ardından o sıvı kenara ayrılıyordu. Yeni sistem bu döngüyü kırıyor.
Özel DNA dizileri sayesinde işlem tamamlandıktan sonra sıvı temizlenip yeniden kullanılabiliyor. Böylece aynı su damlası çöpe gitmeden arka arkaya 25 farklı işlem için değerlendirilebiliyor. Üstelik tekrar tekrar kullanıldığında belirgin bir yavaşlama ya da performans kaybı da görülmüyor.
Bir damla su, birkaç DNA dizisi ve peş peşe gelen 25 hesaplama. Moleküler bilgisayarların daha önce takıldığı yer, burada aşılmış görünüyor.
Bu teknolojinin hedefi yalnızca daha az elektrik harcayan bilgisayarlar üretmek değil. 4 milyon Euro destek alan proje, moleküler bilgisayarların insan vücudunda kullanılabileceği ihtimalini de araştırıyor. Silikon çiplerin ulaşamayacağı kadar küçük alanlarda çalışabilen bu sistemler, hücrelerin içinde olup bitenleri takip eden moleküler dedektörlere dönüşebilir.
DNA’nın veri depolama kapasitesi de ayrı bir kapı açıyor. Uygun koşullarda bilgiyi binlerce yıl koruyabilen DNA, uzun süreli dijital arşivler için kullanılabilir. Aynı teknoloji bir gün vücudumuzda belirli biyolojik sinyalleri algılayıp hastalıkları hücre seviyesinde tespit eden sistemlere de dönüşebilir. Hatta tespit ettiği duruma göre tepki veren moleküler bilgisayarlar bile mümkün.
Bugün için bunlar geleceğe ait fikirler. Fakat bu çalışma, bilgisayarın mutlaka silikon çip, devre ve elektrikten oluşması gerekmediğini şimdiden gösteriyor.
