Инженеры Массачусетского технологического института создали экспериментальную вычислительную систему на основе колоний бактерий. Генетически измененные микроорганизмы научились выполнять функции транзисторов и обмениваться химическими сигналами. С помощью такой схемы исследователи провели простейшие логические операции и сложили поступающие сигналы.
В обычной электронике транзистор регулирует движение электрического тока. В разработке MIT его роль выполняют клетки бактерии Pantoea agglomerans, встречающейся на растениях и различных поверхностях. Передача данных между бактериальными элементами происходит не по проводам, а с помощью специальных молекул.
Ученые разработали два вида бактериальных переключателей. Один из них активировался при появлении определенного сигнала, а другой прекращал работу после его получения. Еще три модифицированных штамма выполняли роль ретрансляторов: они преобразовывали одну молекулу в другую, понятную следующей колонии.
Всего исследователи получили пять универсальных компонентов, из которых можно формировать разные биологические схемы. Система умела одновременно обрабатывать несколько сигналов и передавать информацию заданному получателю. Наиболее сложная версия включала 24 колонии, напечатанные на питательной среде в чашке Петри с интервалом около пяти миллиметров.
Химические сигналы при таком размещении достигали соседних колоний, но не распространялись сразу по всей конструкции. При этом вычисления проходили значительно медленнее, чем в электронных устройствах: одна операция занимала примерно восемь часов. Как сообщает «Московский комсомолец», разработчики рассматривают технологию не как замену процессорам, а как способ встроить вычисления непосредственно в живую среду.
В будущем бактериальные схемы могут разместить на листьях или корнях растений. Они смогут выявлять признаки засухи, инфекции или появления вредителей, сопоставлять несколько сигналов и запускать ответную реакцию, например выработку защитного вещества. Пока технология существует только в лаборатории, а результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology (биология химических процессов).