Ένα πολύ ενδιαφέρον ερευνητικό πρόγραμμα βρίσκεται σε εξέλιξη στο Rice University στο Τέξας. Οι επιστήμονες εκεί επιχειρούν να αξιοποιήσουν βακτήρια όχι απλώς ως οργανισμούς που μελετά η βιολογία, αλλά ως θεμέλιο λίθο για τους υπολογιστές του μέλλοντος. Στόχος τους είναι η ανάπτυξη συστημάτων που δεν βασίζονται πλέον σε πυρίτιο και μικροτσίπ, αλλά σε ζωντανά κύτταρα με ικανότητα επεξεργασίας πληροφοριών.
Η ιδέα αυτή, όσο απίθανη κι αν ακούγεται, έχει ήδη προσελκύσει σημαντική χρηματοδότηση. Το National Science Foundation επενδύει περίπου 1,8 εκατομμύρια ευρώ σε ένα τετραετές πρόγραμμα, στο οποίο συμμετέχουν και ερευνητές από το University of Houston. Το γεγονός δείχνει ότι η επιστημονική κοινότητα αντιμετωπίζει το εγχείρημα όχι ως θεωρητική άσκηση, αλλά ως μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση που μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε την πληροφορική.
Η βασική αρχή του προγράμματος είναι συναρπαστική: κάθε μικροβιακό κύτταρο αντιμετωπίζεται σαν ένας μικρός επεξεργαστής. Στη φύση, τα βακτήρια επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω χημικών και ηλεκτρικών σημάτων, δημιουργώντας πολύπλοκα δίκτυα συνεργασίας. Οι ερευνητές θέλουν να αξιοποιήσουν αυτή τη φυσική επικοινωνία ώστε να «συνδέσουν» τα κύτταρα μεταξύ τους, δημιουργώντας παράλληλα δίκτυα που λειτουργούν σαν κατανεμημένα συστήματα υπολογιστών.
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά κυκλώματα, αυτά τα βιολογικά δίκτυα θα μπορούσαν να προσαρμόζονται, να μαθαίνουν από την εμπειρία τους και να ανταποκρίνονται σε αλλαγές του περιβάλλοντος. Έτσι, θα ξεπερνούσαν ορισμένους περιορισμούς των κλασικών υπολογιστών, ιδιαίτερα σε τομείς όπου απαιτείται ευελιξία και προσαρμοστικότητα.
Ο επικεφαλής του προγράμματος, Matthew Bennett, εξηγεί ότι τα μικρόβια είναι ήδη θαυμάσιες «μηχανές επεξεργασίας». Η πρόκληση έγκειται στο να μάθουν οι επιστήμονες να τα κάνουν να «συνομιλούν» μεταξύ τους όπως οι κόμβοι ενός βιολογικού υπερυπολογιστή. Με τη βοήθεια ειδικών συστημάτων συνεχούς καλλιέργειας, οι ερευνητές κρατούν τα βακτήρια ζωντανά και τα συνδέουν με ηλεκτρονικές διεπαφές, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να αναγνωρίζουν μοτίβα και να αντιδρούν σε πραγματικά ερεθίσματα.
Αυτός ο συνδυασμός βιολογίας και πληροφορικής αποτελεί τμήμα ενός ευρύτερου επιστημονικού κλάδου, γνωστού ως biocomputing. Ο τομέας εξετάζει εδώ και χρόνια πώς μπορούν τα ζωντανά συστήματα να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση υπολογιστικών προβλημάτων.
Μέχρι σήμερα, πολλές προσπάθειες biocomputing επικεντρώθηκαν σε εγκεφαλικά οργανοειδή, δηλαδή μικροσκοπικές καλλιέργειες ανθρώπινων νευρώνων που χρησιμοποιούνται ως υπολογιστικές πλατφόρμες. Μάλιστα, η ελβετική start-up FinalSpark έχει παρουσιάσει υπολογιστές που βασίζονται σε τέτοια νευρικά κύτταρα και προσφέρονται προς ενοικίαση μέσω διαδικτύου.
Η διαφορά του προγράμματος του Τέξας είναι ότι επιλέγει τα βακτήρια ως δομικό υλικό. Τα μικρόβια καλλιεργούνται πολύ πιο εύκολα από τα νευρικά κύτταρα, αναπαράγονται ταχύτατα και προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία στους ερευνητές για πειραματισμό. Έτσι, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η χρήση τους θα ανοίξει τον δρόμο για πιο πρακτικές και επεκτάσιμες εφαρμογές.
Ένα από τα πιο ελκυστικά σενάρια αφορά την ανάπτυξη «έξυπνων» βιοαισθητήρων. Τέτοιες συσκευές θα μπορούσαν να ανιχνεύουν με εξαιρετική ακρίβεια χημικές ουσίες, είτε πρόκειται για δείκτες ασθενειών είτε για περιβαλλοντικούς ρύπους, και να μεταδίδουν άμεσα τα δεδομένα σε ηλεκτρονικά συστήματα.
Πέρα όμως από τις πρακτικές εφαρμογές, η προοπτική των ζωντανών υπολογιστών θέτει και μια σειρά από ερωτήματα. Οι ερευνητές έχουν ήδη προγραμματίσει να εξετάσουν τις ηθικές, νομικές και κοινωνικές συνέπειες. Μηχανές βασισμένες σε βιολογικούς οργανισμούς δημιουργούν ζητήματα ασφάλειας, κανονιστικού πλαισίου αλλά και δημόσιας αποδοχής, τα οποία δεν μπορούν να αγνοηθούν.
Εάν οι επιστήμονες του Rice University και των συνεργαζόμενων ιδρυμάτων καταφέρουν να αποδείξουν την πρακτική δυνατότητα αυτών των πειραμάτων, τότε βρισκόμαστε ίσως στην αρχή μιας νέας εποχής για την πληροφορική.
[via]
