Вот такие-то аналоговые принципы и предлагают использовать ученые для создания биокомпьютеров. Причем, например, ту же систему с трубами и бассейном можно заменить устройствами, работающими на активных биопленках или на пленках, использующих специальным образом организованные химические реакции, например, автоволновые.
Впервые подобные реакции были открыты в 1956 году советским ученым Б. Белоусовым. А в 1970 году лауреаты Ленинской премии А. Жаботинский и А. Заикин создали такую химическую среду, в которой автоволновой процесс можно было наблюдать воочию: тонкий слой раствора периодически менял свою окраску, словно живой. Из желтого становился красным, потом снова желтел… По поверхности жидкости пробегали цветные, незатухающие волны — автоволновой химический процесс.
Автоволновые колебания сопровождают нас повсюду. Это и процесс сокращения сердечной мышцы, и начальные этапы морфогенеза — возникновение новых форм и структур — у простейших организмов, и процессы активации катализаторов… А коль дела обстоят так, значит, при помощи химических автоволновых процессоров легко такие процессы и моделировать.
Причем такая модель не обязательно должна помещаться в пробирке или чашке Петри. Подобные процессы, как показали последние исследования, происходят и в молекулах белка. Таким образом, молекула размером всего 30–50 ангстрем уже представляет собой элемент активной среды, может стать частицей биокомпьютера.
А это, в свою очередь, создает принципиальную возможность получения аналоговых вычислительных машин величиной с… клетку! Причем, как показывают расчеты, если автоволна движется со скоростью всего 0,1 мм/с, это уже соответствует быстродействию цифрового компьютера 106 операций в секунду. А если еще учесть, что кусочек пленки площадью всего 1 кв. см может содержать свыше 1012 активных элементов, то от представления возможностей такого биокомпьютера просто голова идет кругом! Каждый сможет обзавестись персональным вычислительным центром, который скорее всего станут вживлять прямо под кожу. Так надежнее — и не затеряется в кармане, и всегда будет обеспечен всем необходимым для работы за счет энергетики организма.
Представляете, насколько могут возрасти интеллектуальные возможности каждого?!.
Быстро, как говорят, только сказки сказываются. Дела же движутся намного медленнее, а в нашем случае могут и вообще застопориться, если мы не придумаем и технологию, соответствующую возможности нашего клеточного биокомпьютера. Действительно, трудно себе представить, что подобные чудо-устройства будут собираться вручную, при помощи микроскопа да набора стеклянных иголок, микроскальпелей и микропипеток, которыми орудуют сегодняшние генные инженеры.
Ученые, конечно, подумали и об этом. Роль сборщиков новых микроустройств они хотят поручить рибосомам — белковым структурам живой клетки. Ведь именно они способны читать «чертежи» генетического кода, а затем. и строить белки по полученной программе. И если задать рибосомам нужную программу, то можно будет в итоге получать белки с заранее определенными свойствами. Такие, которые могут затем послужить основой для создания, скажем, той же белковой ЭВМ.
Как задать рибосомам новую программу? Да примерно так же, как это делают вирусы. Проникая внутрь клетки, они приносят с собой новый генетический код и заставляют клетку работать по новой программе.
Подобные возможности — не беспочвенные фантазии. Методами генной инженерии уже в настоящее время удается поменять генетическую программу некоторым микроорганизмам, заставляя их вырабатывать нужные человеку вещества. Так, скажем, сегодня бактерии уже вырабатывают интерферон, который раньше удавалось получать лишь из клеток крови, лекарства для регулирования давления.
Создав первое поколение «монтажников», специалисты затем собираются перейти к следующему этапу. Генетическая программа вновь созданных белковых устройств должна быть построена так, чтобы в дальнейшем они сами себя совершенствовали и воспроизводили, как это делают сегодня все живые организмы. При этом в качестве исходного материала, возможно, будут использоваться не только белковые соединения, но и другие материалы — скажем, керамика или пластик. А отсюда уже недалеко и до изготовления любых веществ и даже предметов по заранее составленным программам!
Именно такую машину придумал не столь давно известный писатель-фантаст Д. Кларк. Он назвал ее «репликатор», т. е. «пополнитель», «заменитель». Это устройство, которое по команде может собрать любую вещь из атомов и молекул. В какой-то мере такой агрегат можно представить себе как. вариант конечной эволюции персонального компьютера, считает писатель. Подобно сказочному джинну, она сможет выполнить любое желание, удовлетворить все материальные потребности человека.
Однако, чтобы подобрать нужные атомы, соединить их в молекулы, а затем и в сообщества молекул — кристаллы, необходимы «микрозаводы» — чипы даже не микронного, а более мелкого размера. Все расстояния в этом мире будут измеряться миллиардными долями метра — нанометрами, поэтому и новое научное направление получило название «нанотехнология».
Пока она существует лишь в теории. Однако при желании ее первые ростки можно увидеть и в некоторых практических достижениях науки нашего времени. Искусственное получение элементов, которых еще недавно не было в таблице Менделеева, «Чтение» и исправление генетических кодов, «выкраивание» необходимых деталей из ферментов и «сшивание» белков с заранее заданными свойствами — все это начальные проявления нанотехнологии.
Есть и более глубинные проекты. Уже сегодня мы можем говорить о путях, которые могут привести к претворению идей фантаста в жизнь. Так, например, один из аспирантов Б. Литтла, о работах которого по сверхпроводящей органике мы уже говорили, предлагал вывести сверхпроводящий вид бактерий методом дарвиновского отбора. Для успеха эксперимента, полагал исследователь, надо создать в колонии такие условия, чтобы выживали бактерии с большей электрической проводимостью, и вести селекцию до той поры, пока природа сама не решит задачу сверхпроводимости при заданных температурных условиях.
К сожалению, в свое время эта оригинальная идея не дала практических результатов. Живым организмам, как оказалось, не нужна высокая электрическая проводимость, и ученым попросту не удалось отыскать подходящих особей для начала опытов. Однако сегодня картина заметно изменилась. Если таких особей нет в природе, их можно сконструировать — методы современной генной инженерии вполне позволяют это.
А дальше все пойдет по природному циклу. Природа разделила процессы производства живых существ на две составляющие: производство внутри клеток и производство организмов из этих клеток. Точно так же можно поступить и при производстве «живых компьютеров» и прочих «машиносуществ». Сначала, как мы уже говорили, будет налажено производство отдельных клеточных устройств и агрегатов. А затем уже из них можно собирать готовые «машины».
Причем сборку и на втором этапе можно доверить живой природе. Пусть этим займутся нанороботы — искусственно сконструированные живые организмы со специальной программой.
Биология и информация. — М.: Наука, 1984.
Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. — М.: Наука, 1983.
Емцев В. Рубежи биотехнологии. — М.: Агропромиздат, 1986.
Ершов А. Человек и машина. — М.: Наука, 1985.
Иваницкий Г. Мир глазами биофизика. — М.: Педагогика, 1985.
Миронов Б. Техника и человек. — М.: Молодая гвардия, 1988.
Моисеев Н. Алгоритмы развития. — М.: Наука, 1987.
Растригин Л. Вычислительные машины, системы, сети… — М.: Наука, 1982.
Реальность и прогнозы искусственного интеллекта.—М.: Наука, 1987.
Современный компьютер. — М.: Мир, 1986.
Скулачев В. Рассказы о биоэнергетике. — М.: Молодая гвардия, 1982.
Человеческие способности машин. — М.: Советское радио, 1971.
Франтов С. Геология и живая природа. — Л.: Недра, 1982.
Человеческие способности машин
Уже в каши дни появились первые машины, обладающие такими способностями, которыми, как нам казалось еще недавно, могут обладать лишь живые существа.
Знакомьтесь, биоробот
Произошла трагедия. Человек в результате болезни или травмы потерял руку или ногу. Что делать? Поставить протез… Но если обычные протезы служат, по существу, только фикцией, муляжом, лишь внешне напоминающим утраченный орган, то роботизированные системы с биоэлектрическим управлением, которые создаются в Московском высшем техническом училище имени Н. Баумана, позволят возместить и многие утраченные функции.
