Живые биологические клетки постоянно осуществляют вычисления для выполнения биологических задач. Так ведут себя нейроны мозга или иммунные клетки, которые обмениваются информацией и принимают решения. Искусственная биология открывает новые возможности выполнения клеточных вычислений.
Преимущество бактерий в качестве вычислительных машин в том, что это одноклеточные организмы размером 2-5 мкм с быстрым периодом размножения (около получаса). Они неприхотливы и требуют минимума энергии. Другими словами, это идеальная экспериментальная система для компьютера величиной в несколько микрон. Логичным выбором для исследователей стали бактерии кишечной палочки, хорошо изученные и простые в работе.
Специалисты Института ядерной физики Саха создали 14 бактериальных клеток, каждая из которых функционирует как модульная и изменяемая система, сообщает Physics World. По-разному смешивая и соединяя модули, многоклеточная система смогла решить девять задач принятия решений и одну задачу по оптимизации. Они способна идентифицировать простые числа, отличает гласные от согласных в словах и даже определяет, каким будет максимальное количество кусков пиццы, если разрезать ее определенное количество раз.
Ученые создали в бактериях искусственные сети генной регуляции, так что каждая бактерия стала выполнять роль нейросинапса. Таким образом все 14 генно-модифицированных бактерии функционировали как искусственные нейроны, или «бактонейроны».
Когда их смешали в жидкой культуре, они сформировали нейронную сеть, способную решать вычислительные задачи в бинарной системе: добавляя (единица) или не добавляя (ноль) определенные химические вещества. Система анализировала данные и реагировала, вырабатывая различные флуоресцентные белки.
В будущем, предполагают авторы исследования, можно будет использовать такие биокомпьютеры для выполнения автономных задач внутри человеческого организма или на других планетах.
Швейцарская технологическая компания FinalSpark сдает в аренду биокомпьютер, созданный из клеток человеческого мозга, по цене $500 в месяц. Эти биокомпьютеры предлагают энергоэффективную альтернативу традиционным ИИ-моделям и способны работать до 100 дней.
