Μνήμες υπολογιστών από πρωτεΐνες

Από σελίδα της Καθημερινής, 6 Ιανουαρίου 2002

Δεν είναι λίγοι αυτοί που πιστεύουν ότι η τεχνολογία της πληροφορικής και η βιοτεχνολογία θα εξουσιάσουν τον 21ο αιώνα. Ο Robert Birge, χημικός στο πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ, προσπαθεί να συνδυάσει αυτούς τους δύο τομείς φτιάχνοντας μνήμες υπολογιστών από πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται είναι bacterio-thodopsin (bR), ένα μόριο που υφίσταται μια αλλαγή δομής με την απορρόφηση φωτός. Αφού χρησιμοποίησε γενετική μηχανική για να «τσιμπήσει» άγρια bR από ένα βακτήριο που ονομάζεται Halobacterium Salinarum, ο δρ Birge και η ομάδα του έχουν φτιάξει μια ποικιλία του μορίου, η οποία υποστηρίζουν ότι είναι τόσο σωστά επεξεργασμένη, ώστε να μπορεί να δράσει ως συστατικό υλικό μνήμης υπολογιστή. Το συγκεκριμένο μόριο όταν φωτίζεται με ένα πράσινο φως παίρνει ένα συγκεκριμένο σχήμα. Εάν στη συνέχεια φωτιστεί με κόκκινο φως, αυτομεταλλάσσεται σε ένα άλλο. Επειτα, έαν πέσει πάνω της μπλε φως επανέρχεται στο αρχικό της σχήμα. Για να παράγει μνήμη, ο δρ Birge έβαλε να αιωρούνται στοιχεία που έχουν ληφθεί από την πρωτεΐνη μέσα σε ένα διαφανές πλαστικό, σαν κι αυτά που έχουν οι σωλήνες του εργαστηρίου. Ολη η δουλειά γίνεται από ένα ζεύγος λέιζερ.

Το πρώτο λέιζερ, που παράγει πράσινο φως, σαρώνει όλο το δοκιμαστικό σωλήνα, ωθώντας την πρωτεΐνη που περιέχεται να πάρει ένα συγκεκριμένο σχήμα που -στο δυαδικό κώδικα των υπολογιστών- χαρακτηρίζεται ως «μηδέν». Επειτα, το δεύτερο λέιζερ, παράγει κόκκινο φως διεγείροντας συγκεκριμένα σημεία, έτσι ώστε να πάρουν ένα δεύτερο σχήμα. Το σημείο αυτό στο δυαδικό κώδικα είναι το σημείο «ένα». Από τη στιγμή που θα σβήσουν τα λέιζερ, η πληροφορία που καταγράφηκε με αυτό τον τρόπο παραμένει ακλόνητη για πάνω από δώδεκα χρόνια, υποστηρίζει ο δρ Birge.

Για να διαβαστεί η αποθηκευμένη πληροφορία, ένα λέιζερ χαμηλής ισχύος, που εκπέμπει κόκκινο φως, φωτίζει κομμάτι-κομμάτι όλον το πλαστικό σωλήνα. Αυτό το φωτινό «λούσιμο» δεν διαταράσσει τη διαμόρφωση των πρωτεϊνικών δομών, αλλά παράγει μια πολύ ενδιαφέρουσα εικόνα. Οσων στοιχείων το σχήμα βρίσκεται στο επίπεδο «μηδέν» απορροφούν φως σε αυτό το μήκος κύματος. Μια μηχανή εγκατεστημένη πίσω από το δοκιμαστικό σωλήνα ανιχνεύει ποια σημεία απορροφούν την ακτινοβολία και μεταφράζει την πληροφορία αυτή στην αλληλουχία από «μηδέν» και «ένα», που διαβάζουν τα ψηφιακά συστήματα. Αφού τα περιεχόμενα έχουν διαβαστεί και μετατραπεί σε μια πιο φιλική διάταξη αποθήκευσης, ο σωλήνας μπορεί να σκουπιστεί και να επανέλθει στην αρχική του διάταξη με το φωτισμό του από ένα μπλε λέιζερ.

25.000 δολάρια

Ο δρ Birge λεει ότι κάθε σωλήνας μπορεί σήμερα να αποθηκεύσει περίπου εφτά γιγα-μπάιτ πληροφορίας (ο σκληρός δίσκος ενός μικρού λάπτοπ έχει περίπου τις ίδιες δυνατότητες). Ο δρ Birge ελπίζει η ικανότητα αυτή να φτάσει σύντομα τα δέκα γιγα-μπάιτ, βρίσκοντας μία ακόμα πιο αποτελεσματική ποικιλία της πρωτεΐνης. Ομως μόνο όσοι διαθέτουν μεγάλα πορτοφόλια μπορούν να αποκτήσουν κάτι τέτοιο, αφού κάθε ανάλογη διάταξη κοστίζει 25.000 δολάρια.

Ευτυχώς για τον δρα Birge η εύρωστη οικονομικά αμερικανική πολεμική αεροπορία σκέφθηκε ότι οι σωλήνες bR αποτελούν ένα καλό υλικό για να εξοπλιστούν τα αεροπλάνα και οι δορυφόροι με συσκευές φωτός, υψηλής πυκνότητας, ικανές να αποθηκεύουν τα βουνά πληροφοριών και εικόνων που συγκεντρώνονται στις αποστολές αναγνώρισης και εναέριας παρακολούθησης. Η υπολογιστική μνήμη που προέρχεται από πρωτεΐνες είναι κατάλληλη για αεροπλάνα και δορυφόρους, αφού το μόριο bR είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη διαστημική ακτινοβολία, που καταστρέφει τις συμβατικές μαγνητικές διατάξεις μνήμης, όταν αυτές λειτουργούν σε μεγάλα υψόμετρα.