Исследователи MIT создали биологический процессор на основе бактерий

Специалисты Массачусетского технологического института представили биологический вычислительный блок, собранный из бактериальных колоний, которые функционируют как транзисторные элементы. Разработка велась под руководством Кристофера Войта, возглавляющего кафедру биологической инженерии.

Микроорганизмы вида Pantoea agglomerans, естественным образом обитающие на поверхности растений, были генетически модифицированы для работы в качестве переключателей. Под воздействием внешних химических соединений клетки меняют своё состояние, регулируя перемещение молекул между отдельными компонентами цепи. Дополнительно были созданы три штамма-ретранслятора, усиливающих и передающих сигналы. По заверениям разработчиков, такая конфигурация позволяет реализовывать разнообразные логические функции. Расстояние между колониями составляет около пяти миллиметров — этого достаточно для устойчивой коммуникации без потери сигнала.

Авторы работы продемонстрировали работоспособность схем, реализующих базовые логические операции, а также устройства, способного суммировать два входных сигнала. Наиболее сложный из представленных образцов — суммирующая схема — содержал двадцать четыре взаимодействующие бактериальные группы.

Одно вычислительное действие занимает порядка восьми часов, что уступает традиционным полупроводниковым решениям. Однако, как подчёркивают создатели, проект не ставит целью конкуренцию с кремниевой электроникой. Основное предназначение разработки — интеграция с биологическими объектами. Технология может применяться для мониторинга состояния растений: при выявлении стрессовых факторов, включая нехватку влаги или повреждение вредителями, бактериальные схемы инициируют синтез защитных соединений.

Финансовая поддержка исследования осуществлялась за счёт средств американских ведомств, занимающихся оборонными и разведывательными технологиями.