Wzór z komórki

Pomimo gwałtownego rozwoju techniki tworzone przez nas urządzenia są pod wieloma względami niezwykle prymitywne w porównaniu z tym, co stworzyła natura. Dlatego też Rahul Sarpeshkar z MIT-u próbuje stworzyć podstawy projektowe dla przyszłych elektronicznych obwodów scalonych wzorując się na komórkach ludzkiego ciała.

Pojedyncza komórka jest bowiem 10 000 razy bardziej wydajna energetycznie niż jakikolwiek współczesny tranzystor. Dość wspomnieć, że w każdej sekundzie w komórce dochodzi do około 10 milionów reakcji chemicznych, które w sumie zużywają około pikowata energii.

Sarpeshkar jest autorem właśnie wydanej książki Ultra Low Power Bioelectronics, w której podkreśla podobieństwa pomiędzy reakcjami chemicznymi w komórce, a przepływem prądu w obwodzie scalonym. Opisuje też, w jaki sposób komórka może przeprowadzać wiarygodne obliczenia korzystając z niedoskonałych "podzespołów" i zmagając się z zakłócającym szumem. Autor proponuje uczyć się od natury. Dzięki temu, jego zdaniem, będzie można wyprodukować bardzo wydajne procesory graficzne dla telefonów komórkowych czy wszczepiane do mózgu implanty pozwalające niewidomym odzyskać wzrok.

Sarpeshkar ma wieloletnie doświadczenie w projektowaniu energooszczędnych obwodów scalonych oraz układów biomedycznych. W ubiegłym roku stworzył energooszczędny układ radiowy, który naśladuje budowę ślimaka w ludzkim uchu. Układ potrafi przetwarzać sygnały z internetu, telefonu komórkowego, radia czy telewizora znacznie szybciej i przy mniejszym użyciu energii niż było to wcześniej możliwe.

Teraz naukowiec przechodzi z elektroniki neuromorficznej do cytomorficznej. Z przeprowadzonych przez niego analiz wynika bowiem, że równania opisujące dynamikę reakcji chemicznych i przepływ elektronów przez obwody analogowe są niezwykle do siebie podobne.

Prace Sarpeshkara mogą mieć kapitalne znaczenie dla przyszłości. Jednym z możliwych pól ich zastosowań jest, zaprezentowane podczas konferencji 2009 IEEE Symposium on Biological Circuits and Systems, stworzenie obwodów scalonych modelujących dowolną sieć denów. Sarpeshkar zaprojektował obwód, który umożliwia przeprowadzenie symulacji pracy dowolnej sieci genów na układzie scalonym.

komórka Rahul Sarpeshkar MIT układ scalony energia reakcja chemiczna biomedycyna elektronika neuromorficzna elektronika cytomorficzna