Група вчених з Каліфорнійського університету створила простий біохімічний комп'ютер на основі білкових ниток, здатний до паралельних обчислень. Результати досліджень опубліковані в журналі.
Автори статті розробили схему, яка виробляла обчислення за допомогою молекул білка, що рухаються за певними траєкторіями. Цей підхід вони застосували до вирішення завдань про суму підмножин, яка в даному випадку полягала в пошуку всіх можливих сум чисел із заданої безлічі. Зазвичай час вирішення таких завдань зростає експоненційно залежно від розміру безлічі, проте дослідники знайшли спосіб обійти цю проблему.
Вчені за допомогою простих математичних алгоритмів закодували завдання у вигляді мережі нанорозмірних каналів. Саму мережу виготовляли за допомогою нанолітографії на кремнієвій підкладці. Дослідники вистилали канали шаром рухових білків - міозину і кінезину, - які здійснювали переміщення молекулярних агентів. Агенти являли собою мікротрубочки - циліндри, що складаються з білка тубуліну, - а також мікрофіламенти, нитки з білка актину. Молекулярні агенти були позначені флуоресцентними мітками, а за їхнім рухом стежили за допомогою мікроскопа.
Молекулярні агенти переміщалися по каналах, а на широких розвилках, місцезнаходження яких визначалося алгоритмом при проектуванні мережі, могли випадково вибирати один з двох напрямків. У результаті з усіх можливих траєкторій вони проходили тільки тими шляхами, що відповідали сумам усіх можливих підмножин. Схема, таким чином, знаходила рішення завдання.
В експерименті вчені використовували простий варіант завдання, в якому безліч складалося з трьох чисел. Однак збільшення кількості чисел при даному підході не призводило до експоненційного зростання часу рішення, простору або матеріалу. Замість цього експоненціально зростала тільки кількість молекулярних агентів, необхідних для виконання обчислень.
Паралельні обчислення є підходом, при якому ряд обчислювальних процесів протікає паралельно один одному, а не послідовно. Це дозволяє ефективно і швидко вирішувати завдання, які б в іншому випадку займали багато часу.