Воображаемое путешествие по биологической вычислительной машине (Почему компьютерные мастера и молекулярные биологи должны начать сотрудничать), страница 2

И вот, я говорил о революции. Я говорил о том, что мы могли бы войти в будущее, создав педафлопную машину. И я говорил о таких вещах, как: “разве мы не можем использовать биологию”? И каждый улыбался и говорил смешные фразы, но поскольку я слушал другие беседы, в которых каждый говорил об эволюции. И вот что думала группа  - группа из примерно 30 техников. Все они, как предполагалось, были специалистами 1 класса в различных областях, они говорили что, если мы будем продолжать в том же духе, то уже через 20 лет, у нас будет Педафлоп. Они обладали документацией, чтобы доказать это. Ведь у них была прямая линия на полулогарифмической бумаге.

Конечно, вы знаете, как это работает. Я имею в виду что-нибудь вроде прямой лини на полулогарифмической бумаге. И что же они сделали, они пометили две точки на графике последних 10 лет развития компьютеров, и продлили линию на 24 года, и были уверены, что пришли к Педафлопу.

Миниатюризация компьютеров.

OK, мне надо подумать, что бы это значило. По какому пути шёл прогресс последние 10 лет? Мы делали машины всё меньше и быстрее, и если мы будем продолжать это делать ещё 24 года, какого размера они станут? Сейчас мы создаём технологию полумикронной схемы. А в ближайшем будущем собираемся создать в четверть микрона. Возможно, некоторые люди уже сейчас  занимаются этим. Когда я разговаривал с людьми, занимающимися исследованиями, они говорили о технологии приближённой к 0.15 микрона. Так что, если мы экстраполируем это на 20 лет вперёд, то они действительно будут крохотными.

Но, насколько крохотными? Насколько велика молекула? Неорганические молекулы размером порядка одного нанометра, а биологические молекулы – десятки нанометров. Но,  0. 1 микрон это только 100 нанометров. Так что мы не сможем придвигаться вперёд, пока мы не уйдем от размеров биологических молекул.

Давайте предположим, что эта диаграмма права, и через 20 лет мы сможем создавать кремний, который имеет размеры того порядка. Я думаю, что мы должны понять, что мы идем против нескольких основных законов физики, таких как принцип неопределенности, что эти вещи будут настолько маленькими, чтобы не вести себя как большие, которые выполняют макрокоманды, и я думаю, что мы столкнемся лицом к лицу с силами природы, которые я рассматриваю здесь как определяющий фактор. Так что давайте, поговорим об этих вещах.

Внутри биологического вычислительного устройства.

Мне кажется, что будет действительно интересно, если мы сделаем тур по биологическому вычислительному устройству. Теперь, вам надо задействовать свое воображение для этого путешествия. А я буду вашим гидом. Я хочу, чтобы вы все вообразили, что вы компьютерные инженеры, и мое задание, поскольку гид, перевести  для вас биологические названия, которые мы будем рассматривать, так чтобы вы поняли их, являясь компьютерными инженерами. Да, и ещё одна вещь. Вы должны вообразить себя очень маленьким, представить, что ваш рост - 1 микрон, потому что биологические вещи действительно малы. Так, если вы последуете за мной, я рассмотрю биологическую ячейку и попробую найти в ней вычислительные составляющие, названия которых мы сможем перенести на составляющие современных компьютеров. Давайте начнем с краткого обзора. И давайте возьмем человеческую клетку, как наиболее изученную клетка на сегодня. Безусловно, мы собираемся смотреть на человеческую клетку с точки зрения того, как она вычисляет.

Для начала, когда мы смотрим на клетку, первая вещь, которую мы видим - большое количество динамической оперативной памяти в ядре. Она называется ДНК. Потом мы смотрим вокруг клетки, и видим несколько тысяч микропроцессоров. Это митохондрии. И если мы всмотримся в них внимательнее, то увидим, как они работают, они все вместе используют общую память, и они имеют два уровня КЭШа. Конечно, вы можете не верить всему этому, но подождите, пока мы не углубимся в детали.

Давайте для начала рассмотрим большую динамическую оперативную память. Она упакована в 48 секций. Их называют хромосомами. Теперь, когда мы смотрим на них, мы немного озадачены, тем, что есть большие, маленькие и средние хромосомы, как же та вышло?

Ну, если задуматься, то это вычислительное устройство, сначала обладало очень маленькой памятью, но было модернизировано бесчисленное количество раз, и вы понимаете, что когда идешь в магазин, то хочешь получить самые большие типы динамической оперативной памяти, но берёшь то, что тебе доступно. Именно это случилось с этой биологической системой. Она должна была обходиться  тем, что было ей доступно после последней модернизации.

Если мы посмотрим глубже в большую динамическую оперативную память, то мы увидим, что, очевидно, что “упаковка” не важна. Их количество – 48, вероятно не существенно. Мы можем рассматривать всю память как строку битов - одномерную память. И биологи, думаю я, теперь со мной согласятся. Всё же, насколько это велико? Примерно шесть гигабайт. Конечно, это очень много, по сравнению с памятью современного персонального компьютера. Это число велико даже по сравнению с большинством сегодняшних рабочих станций. Так что, это  действительно БОЛЬШАЯ динамическая оперативная память.