Военных недолюбливают все - в конце концов их разработки всегда обращаются против человека. Однако самыми важными исследованиями мы всё же зачастую обязаны им: так было в недавнем прошлом (и самый яркий пример тому - Сеть), так вероятно будет и в ближайшем будущем. По крайней мере, именно так заставляют думать последние известия из агентства DARPA. Там полным ходом идёт разработка компьютеров нового поколения - биологических.

БИОКОМПЬЮТИНГ

DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), Агентство по исследованиям в области обороны при министерстве обороны США, объявило о начале приёма конкурсных заявок в рамках программы Bio-Comp. Расшифровывается это сокращение немудряще - Biological Computation, биологические вычисления. Говоря строго, посвящена программа исследованиям и созданию вычислительных методов и систем на клеточном и биомолекулярном (имеются в виду сложные белковые молекулы) уровне. А попросту, военные намерены разработать вычислительную машину, компонентами которой станут биологические образования.

Достичь своей цели они планируют способом по меньшей мере остроумным: используя в качестве носителя информации молекулу ДНК, и “скармливая” её живым структурам, получать нужные результаты. Задача, безусловно, сложная, потому работа разделена на два этапа. Первый посвящён созданию инструментов, способных помочь исследователям предсказывать и контролировать процессы внутри клеток и на молекулярном уровне. На втором этапе будет производиться непосредственно разработка способов использования живых объектов в качестве вычислителей. Остановимся подробней на каждом из них.

Первый получил название Bio-SPICE - сокращение от Simulation Program for Intra-Cell Evaluation, программа-имитатор внутриклеточных процессов. В самых общих чертах она видится как модульный симулятор для обычных компьютеров, главной задачей которого станет обсчёт и визуализация в реальном времени процессов на уровнях генов и белков. Разработка математической модели для такой программы будет одной из самых сложных задач, поскольку пока мало кто в мире вообще брался за подобное, и результаты достигнуты довольно скромные. Программные модули будут универсальны и потому смогут использоваться для построения на их основе сопутствующих инструментов. В задачу Bio-SPICE войдёт и обсчёт внешних воздействий - учёные, используя эту функцию, смогут проектировать белковые структуры с примерно заданными свойствами.

Пожалуй, самое удивительное, что Bio-SPICE планируется создавать на принципах open-source, открытых исходников. Безусловно, координировать процесс разработки будут избранные DARPA исполнители, которых соответствующим образом профинансируют. Однако работать они будут совместно с независимыми сторонними разработчиками, привлечёнными, очевидно, новизной проекта. Скорее всего, DARPA просто хочет сэкономить на этом бюджетные деньги. Планируется, что Bio-SPICE сможет пользоваться публичными базами данных по генетическим структурами и белковым взаимодействиям, что также удешевит и ускорит процесс разработки как самой программы, так и конечного продукта всей Bio-Comp.

Второй этап, который, впрочем, скорее всего, будет развиваться параллельно с первым, нацелен на разработку непосредственно биологических вычислительных систем. Как мы уже отметили, носителем информации выступит молекула ДНК, спираль которой содержит нуклеотиды - своеобразный ассемблер для живой клетки, которую можно рассматривать как станок с числовым программным управлением. Загружая программу в клетку (передавая ей ДНК), и обеспечивая “станок” расходными материалами (аминокислотами), можно получать “на выходе” сцепленные последовательности из тысяч аминокислот - то есть белковые молекулы. Однако, судя по всему, Bio-Comp намеревается использовать такой механизм только для осуществления первоначальной сборки биокомпьютеров (и впрямь, не соединять же десятки тысяч аминокислот вручную). Собственно вычислениями заниматься, скорее всего, будут белковые конструкции, работающие, быть может, по совершенно иным принципам, нежели клетка. Эта часть проекта покрыта мраком неясностей, поскольку даже сами организаторы пока не знают точно как именно будет выглядеть их конечная биологическая машина. Чётко видится лишь её функциональное предназначение: способность к эффективному решению сложных вычислительных задач.

Bio-Comp рассчитана на пять лет. В ближайший год DARPA планирует отобрать самые перспективные команды разработчиков, которые и займутся работой над проектом.

ОСТАТКИ СЛАДКИ

Читатели, не обделённые фантазией, наверняка уже представили к каким прорывам для всего человечества может привести сей военный изначально проект. Но отказать себе в удовольствии проанализировать это вместе с вами не могу. Давайте попробуем представить вместе.

Итак, первое, что лежит буквально на поверхности - собственно биологические компьютеры. Безусловно, в первое время название это будет отражать только начинку, сердце вычислительных систем нового поколения - вся периферия останется привычно железной (через них будут осуществляться съём результатов работы, передача управляющих воздействие и т.п.). Но давайте хотя бы в воображении отключим всё железо, оставив процессор и память - из белков. Такой компьютер без труда можно встраивать, да нет - вживлять! - в живые организмы. Представьте себе псевдоразумные растения, мозгом которых стал биологический вычислитель, внедрённый человеком: картошка, сворачивающая листья в засуху или зарывающаяся в землю при граде. А животные, обзаведясь вдобавок к своему мозгу дополнительными биовычислителями, смогут стать более интеллектуальными (или послушными). Впрочем, и внедрять биокомпьютеры в живые организмы совсем не обязательно: достаточно будет добавить к ДНК уже упомянутой картошки исходный код компьютера, и организм сам вырастит внутри себя свой вычислительный центр.

Второй побочный эффект кроется в области пограничной компьютерам. Дело в том, что, научившись строить белковые структуры с заданными свойствами, исследователи тем самым автоматически реализуют давнюю мечту человечества, буквально воспетую фантастами - органический синтезатор. Научив клетку “генерировать” из питательного раствора, содержащего аминокислоты, нужные молекулы, на выходе без труда можно получить, к примеру, настоящее… мясо. Человечество взойдёт на новую ступень своего развития, отказавшись от синтетической пищи, но вместе с тем и перейдя полностью на неё - звучит парадоксально, впрочем, как и само понятие органической синтетики. Мы сможем наконец-то оставить в покое несчастных животных и растительные плантации, полностью обеспечив себя искусственной, но абсолютно идентичной по свойствам, продукцией.

И, наконец, самое неочевидное следствие проекта заключается в симуляторе Bio-SPICE. Обретя власть над процессами взаимодействия белков, человек познает последнюю тайну себя самого. Если помните, недавняя публикация карты генома человека, принесла не только восторги, но и большое разочарование - оказалось, что то относительно скромное количество генов, которое содержится в нашем геноме, неспособно описать всю сложность человеческого организма. Учёные вынуждены были признать, что тайну человека (и его мозга прежде всего) необходимо искать в чём-то другом, и большинство из них склоняется к мысли, что этим другим должны стать белки, чрезвычайно сложные взаимодействия которых, вероятно, и ответственны за то многобразие и изменчивость, что мы наблюдаем в своём организме. Тем приятней слышать, что Bio-SPICE проект открытый - значит следует ожидать, что общественные проекты на его основе появятся ещё до того, как сами биокомпьютеры выйдут за стены военных лабораторий. Кстати, очень может быть, что в конечном итоге проект выльется в подобие современной SETI@Home: глобальной распределённой вычислительной системы, суммарная мощь которой обеспечит быстрое решение столь сложной задачи, как просчёт белковых взаимодействий. Познав себя до последней молекулы, человек раз и навсегда решит проблему болезней. А может быть - кто знает ! - и приблизится к раскрытию тайны долголетия?