MIT разработал бактериальную вычислительную систему для обработки сигналов
Инженеры Массачусетского технологического института создали экспериментальную вычислительную систему, основанную на колониях бактерий. Генетически модифицированные микроорганизмы выполняли функции транзисторов и обменивались химическими сигналами. Система способна обрабатывать входящие сигналы, выполнять простые логические операции и складывать их. Об этом пишет портал Science XXI.
В качестве основы использовались бактерии Pantoea agglomerans, которые встречаются на растениях и различных поверхностях. В традиционной электронике транзистор регулирует движение тока, в то время как в новой системе передача информации осуществляется с помощью специализированных молекул. Для этого исследователи разработали два типа бактериальных элементов: один активировался при получении сигнала, другой прекращал свою работу.
Три измененных штамма действовали как ретрансляторы, принимая одну молекулу, преобразовывая ее и выделяя другую, понятную следующей колонии. В результате ученые создали пять универсальных компонентов, из которых можно формировать различные биологические схемы.
Во время испытаний система одновременно обрабатывала несколько сигналов, выполняла логические операции и направляла информацию к выбранному получателю. Самая крупная конструкция включала 24 колонии бактерий, размещенных на питательной среде в чашке Петри на расстоянии примерно 5 мм друг от друга, чтобы химические сигналы достигали соседних элементов и не распространялись сразу по всей схеме.
По скорости такая система пока значительно уступает электронной технике: выполнение одной операции занимало около восьми часов. Разработчики не ставят перед собой задачу заменить обычные процессоры бактериями, рассчитывая использовать вычислительные элементы непосредственно внутри биологических систем.
В будущем подобные колонии могут размещаться на листьях или корнях растений для выявления засухи, заражения и появления вредителей. После анализа нескольких сигналов система сможет запускать ответную реакцию, например, производство защитного вещества. На данный момент технология существует только в лаборатории, и ученым предстоит проверить ее устойчивость за пределами чашки Петри; результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
