مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

حوسبة الحمض النووي.. مجال سريع التطور

حوسبة الحمض النووي

29

تتطور الحياة التكنولوجية بوتيرة تسارع كبيرة تجعل مقولة “لا ثابت إلا التغيير” هي الثابت الوحيد في عالم من التقنية يكون فيها التسابق بين الشركات المنتجة للتقنيات لتنتج لنا أعظم الاختراعات، مثل تقنية حوسبة الحمض النووي DNA Computing وحواسيب وإنترنت الكم Quantum Internet وغيرها من التقنيات التي تساهم بصورة مباشرة في تسهيل حياة البشرية وتبسيط حل المعادلات الحسابية.

حوسبة-الحمض-النووي

لا يمكن العثور على حواسيب وتقنية حوسبة الحمض النووي DNA في متاجر البرمجيات أو محال الإلكترونيات المحلية حتى الآن، فهذه التكنولوجيا لا تزال في طور التطوير ولكنها كانت موجودة كمفهوم منذ عام 1994؛ حيث قدم ليونارد أدلمان Leonard Adleman؛ عالم الحاسوب في جامعة جنوب كاليفورنيا، فكرة استخدام الحمض النووي لحل المشاكل الرياضية المعقدة.

وتوصل “أدلمان” إلى استنتاج أن الحمض النووي له إمكانات حسابية يمكن أن تساعد كثيرًا في مجال الحسابات البرمجية والحوسبة، وهو مشابه جدًا لقرص الحاسوب الصلب في كيفية تخزين معلومات دائمة عن خصائص الجينات.

ما هي تقنية الحمض النووي؟

يمكن تعريف تقنية حوسبة الحمض النووي أو حوسبة الدانا DNA Computing بأنها نمط جديد من أنماط الحوسبة يستخدم الـ DNA أو البيولوجيا الجزيئية بدلًا من تقنيات الحوسبة التقليدية المعتمدة على المعادن التقليدية، مثل السيليكون والتوصيلات الكهربائية؛ لمعالجة معادلات حسابية أكثر تعقيدًا يكون من الصعب التعامل معها بأجهزة الحواسيب التقليدية وتقنيات الحوسبة المعتادة.

حوسبة-الحمض-النووي

كيف يتم ذلك؟

تقول مجموعة الحوسبة البيولوجية بمؤسسة مايكروسوفت للأبحاث إن هذا العمل يمثل بديلًا مهمًّا لبُنى الحمض النووي الأكثر تعقيدًا، ولا تعتبر حوسبة الدانا DNA Computing بهذه البساطة بكل تأكيد؛ لذا سوف نقوم بتبسيط المفهوم بمثال: في بعض الألعاب أو المعادلات يستوجب علينا إيجاد أقصر الطرق من وإلى نقطة معينة، والمثال المشهور للبائع المتجول أو مندوب المبيعات يشرح المفهوم بصورة جيدة.

يجب على مندوب المبيعات المرور على سبع مدن لإيصال بعض المنتجات لشركة معينة، ويجب عليه المرور على كل المدن ويمر على المدينة الواحدة مرة واحدة فقط وذلك عبر أقصر طريق ممكن، ويمكن أن يكون عدد المدن صغيرًا وهنا يمكن لتقنيات الحوسبة الوصول إلى نتيجة بصورة مباشرة وفي زمن معقول، ولكن ماذا لو كان عدد المدن أو النقاط التي يجب أن يمر عليها البائع يفوق الألف مدينة أو نقطة، سوف يستغرق الأمر فترة طويلة جدًا عبر التقنيات التقليدية أو حتى تقنيات حديثة مثل تقنية حوسبة الكم.

وتعمل تقنية حوسبة الحمض النووي DNA Computing بنفس الطريقة التي تعمل بها الهندسة الوراثية في الحمض العضوي DNA عن طريق إعادة ترتيب جزيئات الحمض في كل مرة، والتي تعيد ترتيب نفسها لينتج عنها شيء جديد مميز عن غيره في كل مرة، فينتج لنا عدد مسارات لحل المسألة الحسابية يختلف عن غيره، وبالمقارنة بين كل تلك النتائج يمكن حساب أقصر طريقة يمكن بها المرور على المدن السبع في أقصر وقت ممكن وعبر أقصر مسار يمكن المرور عبره؛ وذلك عبر تصفية المسارات الأطول فالأقصر والمتبقي في النهاية هو المسار المطلوب.

حوسبة-الحمض-النووي

تجربة أدلمان لاختبار حوسبة الحمض النووي

قام أدلمان بتمثيل المدن السبع التي يجب على مندوب المبيعات المرور عليها بخيوط الحمض النووي، وقام بترميز كل مدينة برمز خاص A وB وC وتسلسل هذه الحروف يرمز إلى المسافة التي تقع بين كل مدينة، ويتم ربط هذه الجزيئات مع بعضها البعض في أنبوبة اختبار والناتج من هذه العملية يمثل الحلول المحتملة للوصول من نقطة إلى النقطة التي تليها، وفي غضون ثوانٍ يتم إنتاج جميع التراكيب الممكنة، وبعملية مختبرية استبعد الإجابات الخاطئة ويتبقى المسار الذي يربط النقاط بعضها ببعض والتي يتم منها استخلاص أقصر الطرق.

ما الذي يمكن إنجازه عبر تقنية حوسبة الخمض النووي DNA؟

معظم الاختراعات التي قامت بها البشرية كان مرتكزها الطبيعة؛ من الطائرات التي تم الوصول إليها عبر تقليد حركة الطيور في السماء، وهيكل الروبوتات التي جاءت من تحليل حركة البشر والحيوانات، وغير ذلك من إلهام الطبيعة للبشر، فالطبيعة متقدمة على البشر بمراحل بعيدة.

حوسبة-الحمض-النووي

مزايا تقنية حوسبة الحمض النووي

كانت المعالِجات التي تحتوي على توصيلات السيليكون الدقيقة جوهر العالم الحاسوبي في العصر الفائت، وفي ذلك الوقت حشدت الشركات المصنعة المزيد من الأجهزة الإلكترونية في معالجاتها الصغيرة، ووفقًا لـ “قانون مور” تضاعف عدد الأجهزة الإلكترونية التي توضع على المعالج الصغير كل 18 شهرًا، ويصف قانون مور المشكلة بأن المعالجات الدقيقة ستتضاعف من حيث التعقيد كل عامين تقريبًا، أما مزايا حوسبة الحمض النووي فهي:

  1. طالما أن هنالك كائنات حيوية يمكن إجراء التجارب لحل المسائل.
  2. المصدر الدائم للحمض النووي يجعله قليل التكلفة.
  3. يغني الحمض النووي عن المواد الأخرى التي يمكن أن تحتوي على مواد سامة نحن في غنى عنها وعن أعراضها الناتجة.
  4. توفر تقنية حوسبة الحمض النووي أجهزة أصغر حجمًا مقارنة بالحواسيب التقليدية.
الرابط المختصر :
close

مرحبا 👋

سعداء بالتواصل معكم
قم بالتسجيل ليصلك كل جديد

نحن لا نرسل البريد العشوائي! اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا لمزيد من المعلومات.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.