Biyokimyadaki gelişmeler DNA ve moleküler düzeyde sistemler kurulabilmesine olanak sağlıyor. Bu sistemler alışıldık 0 ve 1’ler kullanan ikili sistemden farklı işliyor ve kendilerini tamir edip, koruyabiliyor, hatta optimize edebiliyorlar.
Kullandığımız bilgisayarların temelde silikon yongalardan ve devrelerden oluştuğunu düşünürsek, biyolojik özelliklere sahip ya da DNA’lardan, moleküllerden oluşan sistemler oldukça farklı bir noktada duruyor.
Leonard Adleman’ın 1994 yılında ortaya çıkarttığı ilk DNA bilgisayar, teorik bilgisayar biliminde önem taşıyan Seyyar Satıcı Problemi’ni çözebiliyordu. Bu problem, bir seyyar satıcının elindeki malları farklı noktaların her birine sadece bir kere uğrayarak satabilmesinin en pratik yolunu bularak çözülüyor.
Masaüstü bilgisayar için yıllar, organik bilgisayar için saniyeler yeterli
Problemin bugüne kadar çözülen en büyük örneğinde İsveç’te yerleşimi olan her nokta (24.978 noktadan bahsediyoruz) kullanıldı. Bunu yapmak için 2,8 GHz hızındaki bir Intel Xeon işlemcinin 92 yıl işlem yapması gerekirken, bir organik bilgisayar bunu daha kısa sürede yapabiliyor.
Adleman’ın DNA bilgisayarı 7 şehirli bir problemi kendi sisteminde 1 saniyede çözebildi. Bu sistem 100 Teraflop gücündeydi. Şu anda bunun binlerce katı güçte süperbilgisayarlar bulunuyor, ancak Adleman’ın DNA bilgisayarı 20 nükleotit uzunluğunda ve bu sayıyı on binlere taşımak son derece kolay. Bu kadar güçlü olabilecek bir süper bilgisayarı üretmek içinse, birçok işlemci daha ekleyip bunları taşıyabilen altyapılar kurmaya, kısacası belki de onlarca yıla daha ihtiyacımız var.
Kendilerini tamir edebiliyorlar
Diğer yandan, bilgisayar tanımı bu sistemler için aslında biraz farklı kaçıyor. Bilgisayarlar tanımları gereği donanım, yazılım, giriş ve çıkış sistemlerini bir araya getirirler. Bu yazıda yer verdiğimiz biyolojik bilgisayar modelleri ise sadece moleküllerden oluşuyor. Ancak bu moleküller insan beyninde nöronların kurduğu iletişime benzer bir iletişim kurabiliyorlar. Sorunlu parçaları tamir edebiliyorlar, kendilerini organize edebiliyorlar ve programlandıkları görevleri de yapıyorlar.
Bu yıl farelerle yapılan bir deneyde kullanılan sistem organik ve alıştığımız elektronik düzenekleri bir araya getirdi. Dört farenin beynine yerleştirilen yongalar, birbirleriyle iletişim kurmalarını sağladı ve çözmeleri istenen problem sadece tüm fareler problemi düşündüğünde çözülebiliyordu. Yani beyinlerinin eşleşmesi gerekiyordu ve bu bilgisayar bunu sağlayarak problemin çözülmesini sağladı. Bu da bize tıpkı süper bilgisayarlarda ya da nesnelerin internetinde olduğu gibi birçok farklı noktadaki sistemin birleştirilebileceğini gösterdi.
İlaç taşıyan, kanser hücreleriyle savaşan DNA robotlar çok uzak değil
Bir diğer gelişme ise sağlık alanında yaşanıyor. 2011 yılında Oxford’daki bir laboratuvarda yapılan çalışma ile nano moleküler düzeyde hareket eden mekanizmalar üretildi. Tamamen DNA’dan üretilen bu makineler önceden belirlenmiş rotaları kat edebiliyorlardı. Bu sistemlerin vücudun hedeflenen noktasına ilaç taşımak başta olmak üzere, belirli dokuları tamir etme gibi çeşitli amaçlarla kullanılması hedefleniyor.
Sağlık konusunda farklı gelişmeler de var. Örneğin İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Ehud Shapiro, nano biyolojik programıyla kanserli hücreleri yok etmeyi hedefliyor. Bunun dışında tüberkülozu teşhis etmek için bir DNA programı üretme gibi çalışmalar da sürüyor.
DNA malzemeyle üretilecek sistemlerin avantajı ise silikon bazlı yongalara göre çok daha az güç tüketebilmeleri, 2 nm genişliğinde olmaları (Intel yakın zamanda 14 nm kullanarak işlemci üretti) ve çok büyük miktarda veri depolayabilmeleri olarak görülüyor. Elbette en önemlisi, biyokimyasal çevreyle etkileşime geçebilmeleri ve vücuda zararlı olmaları. Süper bilgisayar fiyatlarını düşününce, üniversiteler, devlet kurumları gibi yapılarda, AR-GE çalışmalarında da kullanılmak için son derece uygunlar.
Bu sistemlerin geleceğinde ise ciddi bir potansiyel yatıyor. Kendilerini birleştirebilmeleri, çevreleriyle doğal uyumları ve hem moleküler hem de elektronik bileşenlerle birlikte çalışabilmeleri, üretilebilecek sistemlerin sınırı olmadığını gösteriyor.
