Computerul un Lucifer creat de om?

Bagajul genetic
O perspectiva si mai ametitoare sugereaza ca „miracolul miniaturizarii”, care va trona pe biroul dumneavoastra, va incapea in nu mai mult de o picatura de lichid! Si nu orice fel de lichid, ci unul al carui continut va fi alcatuit din molecule de ADN (acid dezoxiribo­nucleic), harta vietii.

Micile supercomputere ADN, perfectionate de natura insasi de-a lungul a milioane de ani de evolutie, au fost luate in calcul pentru prima oara in 1994, de catre matematicianul american Leonard Adleman. In timpul cercetarilor, acesta a observat ca modul in care informatiile din spirala ADN sunt utilizate de catre organismele vii este similar felului in care computerele isi proceseaza datele.
Avantajele au devenit evidente inca de la inceput.

• Dublarea vitezei de procesare a computerelor, posibilă printr-o metodă inovatoare
• Computerele obișnuite încă le pot întrece pe cele cuantice. Iată cum!

Intr-o singura picatura de lichid incap nu mai putin de 10 trilioane de molecule de ADN, care pot procesa simultan intregul volum de informatie. Din aceasta perspectiva, pot fi, deja, punctate cateva dintre atuurile computerelor bazate pe ADN: dimensiuni extrem de reduse, resurse uriase (atata timp cat exista ADN), capacitate extraordinara de procesare si stocare. La trei ani dupa experimentul lui Adleman, o echipa de cercetatori de la Universitatea Rochester a dezvoltat porti logice alcatuite din ADN.

Acestea sunt o componenta vitala a modului in care computerele interpreteaza comenzile primite. Portile logice convertesc codul binar care circula prin ordinator in serii de semnale pe care acesta le utilizeaza in executarea operatiilor. In prezent, portile logice interpreteaza semnalele primite de la tranzistoare de silicon, convertindu-le in semnale de iesire ce permit computerului ADN sa execute operatii complicate. Din pacate, stadiul actual al dezvoltarii componentelor pentru computerele ADN – porti logice si biocipuri – ne indreptateste sa concluzionam ca o asemenea unitate functionala va fi posibila numai peste ani buni.

Cu viteza luminii
Dupa ce computerele organice sau cuantice ne-au purtat in timp catre viitorul indepartat, a venit momentul sa revenim cu picioarele pe Pamant si sa privim catre ziua de maine. Dintre toate conceptele si viziunile privitoare la computere, utilizarea tehnologiilor optice este cea mai apropiata de materializare. Computerele mai mici si mai compacte sunt deseori mai rapide, deoarece traseele dintre componente sunt mult mai scurte, asa incat electronii purtatori de informatie au de strabatut distante mai mici.

In prezent, este posibila plasarea a 300 milioane de tranzistori pe un singur cip de silicon, iar oamenii de stiinta estimeaza ca, in urmatoarea decada, tehnologia computerelor va atinge nivelul atomic. Mai multi tranzistori inseamna, insa, ca semnalele au de parcurs distante mai mari, prin cabluri din ce in ce mai subtiri. Nu e de mirare ca ingramadeala de fire rezultata va duce la interferente si chiar la schimbari ale semnalelor, de la 1 la 0 si invers.

Computerele optice vor eradica aceasta problema. Noile retele de fire se prezinta sub forma de filme subtiri, prin care informatia circula cu viteza luminii, fara a mai genera atat de multa caldura si fara a se mai intersecta, asa cum se intampla in cazul computerelor actuale. In plus, cantitatea de informatii suportata de cablurile optice este incomparabil sporita fata de cea transportata prin cabluri metalice. Viteza capata, deci, mai multe acceptii in computerele optice.

Actualmente, solutia optima pentru generarea luminii in astfel de computere o constituie LED-urile (Light Emitting Diode) din silicon, dar, pe termen lung, este analizata posibilitatea utilizarii laserului, ceea ce va face computerele optice chiar mai rapide.

In loc de concluzie
Daca acest articol va va face sa priviti cu dispret la corpolenta „cutie” alba pe care o aveti pe birou, ganditi-va doar la faptul ca „monstri” precum ENIAC au facut posibile PC-urile, datorita carora viata s-a schimbat fundamental in numai cateva decenii. Dar, asa cum spune una dintre legile lui Murphy, oamenii fiind imperfecti, nu pot crea masini perfecte. Asta nu-i impiedica insa sa spere.

Lasand deoparte speculatiile filosofice, ramane fascinanta observarea acestui proces din punct de vedere stiintific. Era pastilelor de silicon pare a aduce ordinatoarele tot mai aproape de tranzitia catre o specie de masini ganditoare care vor depasi cliseul limbajului binar si vor face cu adevarat distinctia intre computer si calculator.

Razboiul silicoanelor
Ce ati spune daca, in locul clasicei carcase dreptunghiulare umplute pana la refuz cu silicon si cabluri, ati avea pe birou, pe post de computer, cateva capsule din sticla incasabila, pline-ochi cu un lichid straniu? O imagine demna de desenele animate sau de filmele SF de mana a doua, veti spune! Si totusi, in prezent, suntem aproape zilnic martorii cursei pentru miniaturizarea microprocesoarelor de silicon, in paralel cu cresterea vitezei de operare. Nu este departe, insa, nici momentul in care acest proces va atinge o limita. Si apoi cine spune ca siliconul este solutia ultima sau cea mai buna?

Fizica cuantica intra in scena
Una dintre posibilele directii in construirea computerelor viitorului poarta eticheta Cuantica. Ordinatoarele prezentului „gandesc” in termeni limitati de 0 si 1. Am putea spune ca vad lucrurile in alb si negru: fiecare operatiune procesata se desfasoara dupa o regula precisa, sarcinile fiind executate succesiv. Dar exista si nuante de gri, iar universul electronilor in miscare confirma acest lucru.

Si cum „micutii” au potential, de ce nu ar fi pusi la treaba? Ideea care sta la baza computerelor cuantice este aceea ca informatiile pot fi procesate intr-o maniera mult mai ampla. Fizica cuantica ne spune ca miscarea de rotatie a electronilor este fie aliniata unui camp magnetic, fie se desfasoara in directie opusa. Daca un electron este, insa, izolat, miscarea lui intr-o directie sau in cealalta nu poate fi evaluata decat probabilistic.

Prin urmare, trecand peste explicatiile criptice (pentru cei mai multi dintre noi) ale fizicii cuantice, se poate spune, grosso modo, ca electronul se misca in ambele directii in acelasi timp. Unitatea de masura a informatiei nascute dintr-o rotatie a electronului se numeste qubit (quantum bit) si reprezinta, simultan, un 1 si un 0. Prin urmare, un computer clasic, care opereaza cu doi biti, stocheaza un singur numar, in timp ce un computer cu 2 qubiti va stoca 4 numere.

Daca la aceasta caracteristica adaugam faptul ca, pe masura ce se adauga qubiti, capacitatea de procesare creste exponential, obtinem perspectiva unor computere cu o putere de procesare greu de imaginat. In prezent, la construirea computerelor cuantice se utilizeaza, in locul electronilor, rotatia nucleilor atomici, efectuata intr-un lichid special si masurata prin metoda RMN (care cuantifica miscarile atomilor prin unde radio).

Datorita capacitatii de a lucra simultan cu baze de date multiple si cu cifre incredibil de mari, una dintre abilitatile majore ale computerelor cuantice s-ar putea dovedi a fi spargerea de coduri. Deocamdata, insa, explorarea si stapanirea tehnologiei cuantice de calcul este abia in faza incipienta, iar obstacolele de natura tehnica, printre care echipamentele scumpe si operarea la temperaturi apropiate de zero absolut, fac din utilizarea acestei tehnologii o realitate relativ indepartata.