Ein Forschungsteam der Maynooth University in Irland hat einen neuartigen Computer entwickelt, der ohne kontinuierliche Stromversorgung auskommt und stattdessen DNA-Stränge in Salzwasser nutzt, um Berechnungen durchzuführen. Dieser Ansatz steht im Gegensatz zu herkömmlichen Computern, deren Rechenzentren einen erheblichen und wachsenden Stromverbrauch verursachen. Bis 2050 könnte die Datenverarbeitung allein 20 Prozent des Stromverbrauchs im US-amerikanischen Dienstleistungssektor ausmachen, und die weltweite Nachfrage von Rechenzentren wird sich voraussichtlich verdoppeln.
Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Informationen über Transistoren speichern und verarbeiten, nutzt der DNA-Computer die vier Bausteine der DNA zur Codierung von Informationen. Anstelle von elektrischen Impulsen werden unterschiedliche Molekülsequenzen verwendet. Das Team kombinierte ein längeres DNA-Gerüst mit kurzen DNA-Fragmenten in einer warmen Salzlösung. Beim Abkühlen bildet sich die energetisch günstigste Struktur, die das Rechenergebnis liefert. Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass das System die Lösung ohne kontinuierliche Energiezufuhr findet.
Leistungsfähigkeit und Tests:
Programmgröße: Tests wurden mit Programmen mit bis zu 100 Bit durchgeführt.
Geschwindigkeit: Eine einfache Additionsaufgabe (3 + 10) wurde in etwa 30 Sekunden gelöst. Eine komplexere Rechnung mit Zahlen zwischen 11 Millionen und 34 Millionen benötigte bis zu 14 Stunden.
Parallelität: Ein einziger Tropfen Flüssigkeit enthält Milliarden bis Billionen DNA-Stränge, die gleichzeitig interagieren.
Robustheit: Das System führte bis zu 25 Berechnungen hintereinander aus, ohne manuelle Nachjustierung.
Hintergrund und Zukunftsperspektiven:
DNA-Computing hat Wurzeln in den 1990er Jahren.
Der Ansatz der Maynooth University basiert auf der DNA-Origami-Technik, die stabilere und komplexere Strukturen ermöglicht.
Das Projekt wird unter anderem durch das DISCO-Projekt mit 4 Millionen Euro vom Europäischen Innovationsrat gefördert.
Ökologischer Hintergrund: In Irland fließt bereits 23 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in Computing und Datenspeicherung.
Langfristig hoffen die Forscher auf molekulare Systeme, die direkt in Zellen arbeiten und dort beispielsweise Krankheiten erkennen könnten.
Ein Gramm DNA kann theoretisch mehrere hundert Millionen Gigabyte Daten speichern, kombiniert mit einem Rechenprinzip, das ohne Steckdose auskommt.
Die Forscher bezeichnen dies als Grundlagenforschung, da zukünftige Anwendungen noch nicht absehbar sind.
Sources:
KI-gestützt gefunden, übersetzt und zusammengefasst – anschließend von einem Menschen geprüft und bewertet. Zur Verfügung gestellt von news@genealogy.net - den Machern des Blog