Инженеры создали логическую схему на основе живого организма

Слизевик рода Physarum в чашке Петри

(фото Materials Today).

Миксомицеты. Вверху ≈ споры, зооспоры, плазмодий и миксамёбы, снизу ≈ спороношения

(иллюстрация Kunstformen der Natur (1904)/Wikimedia Commons).

Будущие компьютеры могут быть гораздо тоньше, чем те кремниевые устройства, которыми мы пользуемся сегодня. Европейским учёным удалось создать детали логических устройств с использованием живых миксомицетов, которые могут выступать в качестве строительных блоков для вычислительных устройств и датчиков.

Эндрю Адаматзкий (Andrew Adamatzky) из университета Западной Англии в Бристоле и Тереза Шуберт (Theresa Schubert) из университета Баухауза в Веймаре построили логические схемы, которые используют сети взаимосвязанных отростков слизевиков и плесени для обработки информации.

Одним из основных компонентов нового "устройства" является слизевик вида Physarum polycephalum, который обычно живёт в тёмных и сырых местах, а не в компьютере научной лаборатории. Свои плазмодии организм оплетает сетью трубок, поглощающих питательные вещества. Отростки эти также позволяют организму реагировать на свет и изменения условий окружающей среды, которые вызывают высвобождение репродуктивных спор.

В более ранней работе команда исследователей продемонстрировала, что такая сеть трубок может поглощать и транспортировать различные цветные красители.

Затем они привлекли существо питательными веществами (овсяными хлопьями), что вызвало рост трубок, а также использовали поваренную соль, чтобы отпугнуть его в определённых местах. Это помогло учёным образовать сеть с определённой структурой. Затем исследователи показали, как полученная "система" смешивает два красителя, чтобы получить на выходе третий цвет (как результат работы "вычислительной" сети).

Использование красителей с магнитными наночастицами и крошечных флуоресцентных шариков позволило учёным использовать сети слизевика в качестве биологического устройства, похожего на лабораторию на чипе.

Таким образом инженеры получили новый способ создания микрожидкостных устройств для обработки экологических и медицинских образцов в очень малых масштабах для тестирования и диагностики. Расширенная сеть трубок может перенаправлять наночастицы и выполнять сложные логические операции. Учёные показали, что сети могут осуществлять сложения по модулю 2, более известное как XOR, а также Стрелку Пирса или операцию NOR.

Соединение цепочек и массивов из таких логических вентилей позволит системе на основе слизевика выполнять бинарные вычислительные операции.

Возможно, нынешнее достижение − первый шаг к эре биологических компьютеров, где сотрутся границы материаловедения, вычислительной науки и биологии.

Научная статья об исследовании была опубликована в издании Materials Today.

Также по теме:
Информацию будущего помогут сохранить простейшие слизевики
Слизевик продемонстрировал свои эмоции с помощью робота
Биоинженеры скрестили кишечную палочку и неживой материал
Японцы создали гибридного робота, управляемого тутовым шелкопрядом
Жидкие кристаллы с бактериями стали новой формой активного вещества
Голландцы заключили живые клетки в микропирамидки