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DNA-Computer

7 July 2022, 21:51

Wissenschaft





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DNA-Computer werden die Computer der nächsten Generation sein, die aus den Bausteinen von Genen bestehen. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Miniaturisierung und ihres Datenspeicherungspotenzials werden DNA-Computer als Ersatz für siliziumbasierte Computer angesehen. Die aktuelle DNA-Computerforschung hat bereits bewiesen, dass DNA-Computer in der Lage sind, komplexe mathematische Gleichungen zu lösen und riesige Datenmengen zu speichern.




 


Beschränkung von Siliziumchips

Computerchips auf Siliziumbasis gibt es seit über 40 Jahren, und Herstellern ist es gelungen, Chips auf Siliziumbasis kleiner, komplexer und schneller als ihre Vorgänger zu machen. Nach dem Mooreschen Gesetz halbiert sich die Größe des Mikroprozessors alle 18 Monate. Es gibt jedoch eine Grenze für die Größe, Geschwindigkeit und Kompaktheit von Silizium-Computerchips.


Vorteile von DNA-Computern

DNA-Computer sind vielversprechend, weil sie nicht die Einschränkungen von Chips auf Siliziumbasis haben. Einerseits werden Hersteller von DNA-Chips immer ausreichend mit Rohstoffen versorgt sein, denn DNA ist in allen Lebewesen vorhanden; dies bedeutet in der Regel einen geringeren Overhead. Zweitens entstehen bei der Herstellung von DNA-Chips keine toxischen Nebenprodukte. Nicht zuletzt werden DNA-Computer viel kleiner sein als siliziumbasierte Computer, da ein Pfund DNA-Chips alle Informationen enthalten kann, die in allen Computern der Welt gespeichert sind.

Mit der Verwendung von DNA-Logikgattern wird ein tropfengroßer DNA-Computer leistungsfähiger sein als der leistungsfähigste Supercomputer von heute. Ein DNA-Chip, der weniger als einen Cent groß ist, kann 10 Billionen parallele Berechnungen gleichzeitig durchführen und zehn Terabyte an Daten speichern. Die Fähigkeit, parallele Berechnungen durchzuführen, weit über Billionen von parallelen Berechnungen, ist etwas, wozu siliziumbasierte Computer nicht in der Lage sind. So kann ein komplexes mathematisches Problem, dessen Lösung von siliziumbasierten Computern Tausende von Jahren dauern könnte, von DNA-Computern in Stunden gelöst werden. Aus diesem Grund wird der erste Einsatz von DNA-Computern höchstwahrscheinlich das Knacken von Codes, die Routenplanung und komplexe Simulationen für die Regierung sein.


Geschichte der DNA-Computer

Leonard Adleman, ein Informatiker an der University of Southern California, war der Erste, der an DNA als Alternative zu Siliziumchips dachte und damit experimentierte. Das Experiment von 1994, bei dem DNA als Mittel zur Lösung komplexer mathematischer Probleme verwendet wurde, war das Produkt des Einflusses eines Buches (Molecular Biology of the Gene, geschrieben von James Watson). DNA-Computer werden durch die Verwendung von DNA-basierten Logikgattern funktionieren. Diese Logikgatter sind denen sehr ähnlich, die heute in unseren Computern verwendet werden, der einzige Unterschied besteht in der Zusammensetzung der Eingangs- und Ausgangssignale. In der aktuellen Logikgattertechnologie werden Binärcodes von Siliziumtransistoren in Anweisungen umgewandelt, die der Computer ausführen kann. DNA-Computer hingegen verwenden DNA-Codes anstelle von elektrischen Signalen als Eingaben für DNA-Logikgatter. DNA-Computer stecken jedoch noch in den Kinderschuhen, und obwohl sie sehr schnell mögliche Antworten liefern können, dauert es noch Tage, diese Antworten zu verfeinern.


Quelle:upadvice.net


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