е сьогодні, але, зважаючи нерозв'язності низки проблем, пов'язаних з розмірними ефектами, що неминуче виникають при досягненні транзисторами величини 30-40 нм, очевидна необхідність пошуку альтернативної технології. Одним з варіантів є молекулярна електроніка, або молетроніка.
У 1974 р провідні вчені фірми IBM А. Авірам і М. Ратнер представили речовина, молекула якої володіла тими ж властивостями, що і звичайний діод. Пропускаючи струм в одному напрямку, введенням додаткового, керуючого фрагмента вона могла бути вдосконалена до своєрідного молекулярного транзистора. Поєднавши дві такі молекули, можна отримати абсолютний аналог напівпровідникового тригера - основного елемента сучасних процесорів. «Перемикати» ж даний пристрій, імітуючи стану біта - 0 і 1, можливо за допомогою світла або електричного поля. Слідуючи описаної ідеї, хіміки синтезували безліч кандидатів на роль транзистора майбутнього. Так почалася епоха молетронікі.
Втім, незабаром вчені зрозуміли, що копіювати традиційний процесор зовсім необов'язково. Адже теоретично в якості біта годиться будь дворівнева система, яку відносно легко можна перевести з одного стану в інший. Якщо дійсно вдасться замінити транзистори окремими молекулами, то розмір процесора зменшиться в сотні разів. Зростання ж продуктивності на кілька порядків дозволить випустити Терагерцеві процесори, що абсолютно неможливо на базі класичних кремнієвих технологій. Тільки уявіть - потужний комп'ютер буде вміщатися на кінчику волосини! Молекулярні схеми буде можливо організувати по нейроноподобному принципом, що допоможе нарешті домогтися успіху у вирішенні вельми застарілої проблеми «якісного штучного інтелекту (ШІ)» Молекулярна пам'ять також залишить далеко позаду свою напівпровідникову конкурентку. За прогнозом провідного спеціаліста в області молетронікі, американського біохіміка Мак-Алира, щільність структурних елементів в таких блоках досягне тисяч трильйонів на кожний кубічний міліметр. А це означає, що на домашніх комп'ютерах можна буде зберігати терабайти інформації. Ще більш перспективно побудова блоків білкової пам'яті, що діє за принципом запам'ятовування, можливо використовуваному і людським мозком. Ймовірно, такий підхід дозволить реалізувати переселення людського інтелекту в комп'ютер. Однак для теоретичної розробки цього напрямку ми поки що мало знаємо про те, як все-таки працює наш мозок.
Комп'ютери на основі ДНК
Вельми оригінальна і має величезні перспективи ідея створення обчислювальних пристроїв на базі ДНК. Основна ідея, яка використовується при створенні ДНК-комп'ютерів, наступна: для кожної з змінних синтезується унікальна послідовність підстав; потім, будучи змішані в достатній кількості (трильйони молекул), ці змінні з'єднуються в варіанти. Виходячи з правила великих чисел, всіх варіантів буде приблизно порівну. Залишається тільки визначити, в якому з них змінні не повторюються. Це найскладніша проблема, що вирішується за допомогою багатоступінчастої екстракції, хроматографії та інших хімічних методів.
Проводилися досліди з використанням молекул, закріплених на поверхні золотої пластини, були запропоновані ДНК-алгоритми для шифрування даних і, навпаки, розтину кодів. Річард Ліптон (Richard J. Lipton) з Прінстона першим показав можливість ДНК-кодування двійкових чисел і рішення бінарних завдань. Крім того, вивчається ідея застосування ДНК для «вирощування» окремих компонентів процесорів. Вчені розробляють технологію створення незвичайних уніфікованих молекулярних структур, які можуть стати основою напівпровідникових наносхем. Ця ж технологія розглядається як перший крок до програмування молекулярних реакцій.
Остання з привернули увагу новин з'явилася зовсім недавно ізраїльські вчені опублікували результати експериментів з автономним молекулярним комп'ютером, система вводу-виводу і «програмне забезпечення» якого складається з ДНК, а роль апаратної частини виконують два ферменти, розрізають і з'єднують певні фрагменти ланцюжка. Ця обчислювальна схема здатна працювати з 765 простими програмами, вирішуючи завдання на зразок знаходження кодів, що містять парне число нулів або одиниць. Трильйон таких комп'ютерів у краплі розчину обробляє дані з точністю 99,8%, виконуючи мільярд операцій на секунду. У проведених експериментах в кожному окремому циклі весь цей трильйон паралельно вирішував одну задачу, працюючи з однаковими вхідними молекулами. Однак у принципі, при ускладненні процесу, можна одночасно задавати різні програми, що і стане дійсно цінної реалізацією ідеї паралельних обчислень.
На думку оптимістично налаштованих вчених, новий напрямок розвитку обчислювальної техніки перестане здаватися екзотикою в найближчі десять років, хоча скептики справедливо вказують на складності, пов'язані з управлінням живими молекулами і контролем їх ...
