‘Hesaplama yaparken büyüyecek’ DNA bilgisayarları mümkün mü?
Science Alert’in haberine göre, uzmanlar halihazırda kullanımda olan silikon yongaların yerini alabilecek yeni bir tür kendi kendini çoğaltabilen [self replicating ] DNA bazlı bilgisayarların mümkün olduğunu düşünüyor.
Kısa bir hatırlatma yapmak gerekirse, Turing Makinaları (TM), temel olarak, sonsuz bir şerit üzerinde, belirli kurallara göre aynı anda bir tek sembolü okuyabilen/yazabilen hayali bir makinadır. Evrensel Turing Makinaları (ETM) ise, herhangi bir TM’yi simüle edebilecek makinalardır. Deterministik-olmayan Turing Makinaları ise, verili bir durum için birden fazla kural uygulayabilecek TM’lere verilen isimdir.
Yapılan çalışmada, deterministik-olmayan evrensel Turing makinası olarak sınıflandırılan bu tür olası bir bilgisayarın, DNA’nın kendi kendini neredeyse kusursuz olarak kopyalama özelliğinden faydalanılarak inşa edilmesinin mümkün olabileceği belirtiliyor.
Halihazırda var olan bilgisayarların kısıtlarından biri de, sınırlı sayıda silikon yongalar içeriyor olmaları. Gelişen teknolojiyle beraber küçülen yongalar her ne kadar aynı birim alanda daha fazla sayıda yonganın yerleştirilmesine izin verecek şekilde küçülmesine rağmen, var olan teknolojinin bir sıçrama olmaksızın belli bir sınırın ötesine geçmesinin çok zor olması ve ölçeğin büyütülmesi gereken her durumda yeni yatırımların yapılması ihtiyacı, bu türden bir bilgisayarın makul bir seçenek olarak ortaya çıkmasına neden oluyor.
Aslına bakılırsa, kuantum bilgisayarı alanındaki araştırmalar da aynı ihtiyaca cevap verme amacını güdüyor. Klasik bitlerin, herhangi bir anda yalnızca 0 veya 1 değerlerini alıyor olmasının karşısında, kuantum bitleri, veya kubitler, aynı anda 0, 1 veya her ikinsinin süperpozisyonu durumunda bulunarak, aynı hesaplama için, her yolu tek tek denemesi gereken klasik bilgisayarların aksine, birbiriyle girişimde bulunarak birçok olası çözüm yolunu eşanlı olarak tarayabiliyor.
Ancak kuantum bilgisayarları konusunda çalışmaların bir eksi tarafı, henüz evrensel bir işlem makinasının geliştirilmesinin mümkün olmamış olması. Bu nedenle, benzer kısıtları aşma amacını taşıyan DNA bilgisayarları umut vadeden bir alternatif araştırman alanı olarak karşımıza çıkıyor.
Araştırmacılardan Ross D. King, “Bilgisayarımızın işlem yaptığı esnada büyümesi, onu diğer tüm çeşit bilgisayarlardan daha hızlı yapıyor,” diyor. “Kuantum bilgisayarları, diğer bir heyecan verici tür bilgisayar, onlarda bir çözüm sürecindeki çeşitli yolları eşanlı olarak test edebiliyor, ancak eğer çözüm sürecinde çeşitli simetriler mevcutsa, bu durum büyük ölçüde kullanımlarını kısıtlıyor.”
Bunun dışında, silikon yongaların fiziksel boyutları zamanla küçülüyor da olsa, DNA molekülleri boyutlarına inmeleri halihazırda mümkün görünmüyor. King, “DNA molekülleri çok küçük olduğu için, bir tek bilgisayarın içerisine, dünyadaki tüm bilgi-işlem kapasitesini sığdırmak ve bu sayede, kullandığı enerjisinin yalnızca küçük bir kısmı ile, dünyanın en hızlı süperbilgisayarlarının ötesine geçmek mümkün olabilir” diyor.
DNA-bazlı bilgisayarlar, daha 1990’larda önerilmiş olmasına rağmen, King ve ekibinin ilk kez DNA-bazlı bir bilgisayarın NUTM olabileceğini gösterdiği ifade ediliyor. Klasik bitler yerine A, G, C, T nükleotit bazlarını kullanacak sistemin, “Thue” adlı bir programlama diliyle, normal bilgisayarların bulunduğu sınıf olan ETM’lerden, deteministik-olmayan TM’lere dönüştürülmesinin mümkün olduğu belirtiliyor.
Yazılım mühendisi John Colagioia tarafından, 2000’li yılların başında icat edilen Thue programlama dili, harf dizilerini yeniden düzenleyerek, kendi kendini kopyalayabilen sistemlerde kullanılabilecek şekilde, farklı sıralandıkları yeni diziler oluşturabiliyor. Bu nedenle bir Thue kuralının bir diziye uygulanması, ETM’nin durumundaki değişime karşılık geliyor. Tek diziye birden fazla Thue kuralı uygulanabilmesi ve tekil Thue kurallarının bir dizide birden fazla noktaya uygulanabilmesi nedeniyle, bu tür bir makinanın işlem kapasitesinin, ETM’nin çok ötesine geçtiği belirtiliyor.
Elbette tasarım aşamasında olan bu tür bir bilgisayarın gerçekten üretilmesi yıllar hatta onyıllar alabilir. Ancak bu tür bir bilgisayar en azından prensip olarak mümkün görünüyor. Böylece, insanlık kendi iktidarını makinalara devretmeye bir adım daha yaklaşmış oluyor.
Kaynaklar: arXiv, Science Alert
