Tema

Parallelldator blir verklighet med hjälp av nanoteknologi och biologi

Forskare vid Linnéuniversitetet har, i ett internationellt samverkansprojekt, arbetat med att ta fram en parallelldator – som alltså kan jobba med flera processer samtidigt – baserad på nanoframställda kanaler.

I en studie, som publicerades nu i veckan i Proceedings of the National Academy of Sciences, berättar de om ett nytt tillvägagångssätt för parallellberäkningar som bygger på en kombination av nanoteknologi och biologi, och som potentiellt skulle kunna lösa komplexa kombinatoriska uppgifter. Tillvägagångssättet, som utvecklats i ett samarbete mellan forskare vid Linnéuniversitetet, Lunds universitet och andra forskargrupper i Kanada, England, Tyskland, USA och Holland, är skalbart, feltolerant, energieffektivt och kan implementeras med befintlig teknologi.

Konventionella elektroniska datorer har lett till häpnadsväckande tekniska framsteg under de senaste årtiondena, men deras sekventiella utformning, det vill säga att de endast processar en uppgift åt gången, gör att de inte kan lösa uppgifter av en mer kombinatorisk karaktär.

– Vi använder oss av ett rationellt utformat fysiskt nätverk för att koda beräkningsuppgiften så att skalor varierar fördelaktigt i storlek, berättar Alf Månsson, professor i fysiologi och en av forskarna bakom studien.

Forskarna har dels utformat ett geometriskt nätverk som klarar av att representera uppgiften och dess lösningar, och dels tillverkat ett fysiskt nätverk baserat på denna design genom att använda en standardteknik för chip-tillverkning. Nätverket utforskas sedan av proteintrådar som självdrivs av ett molekylärt skikt som täcker botten av kanalerna. Den matematiska konstruktionen av nätverket, som använder sig av olika typer av kopplingar, vägleder trådar till rätt lösningar på uppgiften. Den tid som krävs för att lösa kombinatoriska uppgifter visar en dramatisk förbättring jämfört med de tidsskalor som konventionella, sekventiella datorer kräver.

– Vårt system kräver dessutom cirka 100 gånger mindre energi per beräkning än en konventionell, elektronisk dator. Detta är mycket viktigt eftersom värmeproduktion av avfall och energiförbrukning är stora hinder i den fortsatta utvecklingen av elektroniska datorer, förklarar Alf Månsson.

Artikelns titel: Parallel computation with molecular motor-propelled agents in nanofabricated networks

Kontakt:
Alf Månsson, e-post: alf.mansson@lnu.se tfn: 0708-86 62 43
Jonas Tenje, tfn: 0703-08 40 75

Läs också

Täckning av gruvavfall med grönlutslam kan minska urlakningen
29 september, 2016 | SP - Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Växtceller pratar om vädret varje dag
29 september, 2016 | Redaktionen forskning.se

Parallelldator blir verklighet med hjälp av nanoteknologi och biologi

 lästid ~ 1 min