A texasi Rice Egyetem biotudományi professzora, Matthew Bennett vezetésével indulhat el az a forradalmi kutatás, amely első körben baktériumközösségeket vizsgál, hogy azokból végül biológiai számítógépes rendszerek és bioszenzorok alapját hozzák létre.
A sci-fibe illő terv végrehajtására 1,99 millió dolláros (közel 680 millió forintos) támogatást ítélt meg az amerikai Nemzeti Tudományos Alapítvány. Bennett csapata olyan platformokat akar létrehozni a pénzből, amelyek a mikrobiális érzékelést és kommunikációt elektronikus hálózatokkal ötvözik.
A tudósok azt szeretnék, ha a kutatásuk utat nyitna olyan számítógépes rendszerek előtt, amelyeket élő sejtek alkotnak a hagyományos szilíciumalapú hardver helyett.
A csapat szerint a projektjük éppen azt mutatja be, hogy a szintetikus biológia hogyan tekint a mikrobákra, nemcsak élő szervezetként, hanem információfeldolgozóként is.
A kutatás eredményei felgyorsíthatják az orvosi diagnosztikát, a környezeti megfigyelést és a következő generációs számítástechnikai alkalmazások fejlesztését.
Érzékelő számítógépet építenek
„A mikrobák figyelemre méltó információfeldolgozók, és mi meg akarjuk érteni, hogyan kapcsolhatjuk őket hálózatokba, amelyek már intelligensen viselkednek” – idézi Matthew Bennett közleményét a The Engineer.
„Azzal, hogy a biológiát ötvözzük az elektronikával, remélhetőleg létrehozunk egy új osztályt a számítógépes platformokból, amelyek képesek alkalmazkodni, tanulni és reagálni a környezetükre.”
A mikroorganizmusok érzékelik a környezetüket és alkalmazkodnak is hozzá. Kémiai vagy elektromos jelekkel kommunikálnak, hogy közös válaszokat adjanak. Ennek megfelelően a tudósok minden sejtet processzornak tekintenek, amely másokkal összekapcsolódva párhuzamos számítógépes rendszerként működhet.
Mire lehet jó egy élő sejtekből álló számítógép?
A csapat egyik elképzelése az intelligens bioszenzor kifejlesztése, amely képesek azonosítani kémiai jeleket, például betegségek biomarkereit vagy környezetszennyező anyagokat, majd az eredményeket elektronikusan továbbítja.
A projekt célja olyan mikrobiális közösségek létrehozása, amelyek kémiai és elektronikus úton képesek jeleket integrálni, mintázatokat felismerni és sejtszintű memórián keresztül tanulni.
Bennett kutatócsoportjának elképzelése az, hogy a folyamatos tenyésztőrendszerek majd fenntartják a mikrobák aktivitását, miközben lehetővé teszik az elektronikus kapcsolódást, hogy idővel finomítani lehessen a számítógép válaszait.
Ez a módszer lehetővé teszi, hogy a számítógépes rendszerek a valóságos kémiai inputokra olyan módon reagáljanak, ahogyan hagyományos hardverek egyébként biztosan nem tudnak.
A kutatás természetesen nem csak informatikai, kémiai és biológiai kérdéseket vet fel. A projekt sikeres lefolytatásához, majd a végül felépülő számítógép tudományos és kereskedelmi alkalmazásához etikai, jogi és társadalmi vonatkozásokat is vizsgálni kell.
Erre a folyamatra azért van szükség, mert tulajdonképpen élőlények programozásáról van szó, vagyis mindenképpen meg kell teremteni hozzá a szabályozási kereteket és el kell érni, hogy társadalmi szinten elfogadottá váljon. A kutatásvezető szerint ez hosszabb út lesz, de mindenképpen megéri a fáradozást.
„A diagnosztikán és a megfigyelésen túl az élő számítógépek egy napon képesek lehetnek alkalmazkodni és fejlődni olyan módon, amely meghaladja a hagyományos gépek lehetőségeit” – vizionálta Bennett.
A professzor mellett egyébként a Rice Egyetem három további munkatársa, Kirstin Matthews, Caroline Ajo-Franklin és Anastasios Kyrillidis is részt vesz a projektben, amelynek van egy vendégkutatója is, a Houstoni Egyetemről, Krešimir Josić személyében.
