Kompjuteri Budućnosti

   Prevario se samo utoliko što nije predvideo da se taj proces neće tada završiti. On traje i dan danas. Ipak, sada se tome već vidi kraj. Kompjuteri su postajali sve brži i sve moćniji tako što su se tranzistori i drugi delovi smanjivali - što je kraći put koji elektroni prelaze, to je rad brži.

    Naučnici u američkim laboratorijama Bel već su proizveli tranzistore koji prenose elektrone preko jaza debljine jednog molekula. Delove za kompjutere sada je teško dalje smanjivati zato što bi, ukoliko bi dosegli veličinu koja bi se merila nanometrima, naprosto 'pobegli' zakonima fizike. Pri tako malim dimenzijama elektroni koji prenose struju ponašaju se, naime, po zakonima kvantne fizike i mogli bi da izlaze iz žica kao što duhovi prolaze kroz zidove. Upravo zbog toga mnogi stručnjaci veruju da će dalji napredak sadašnje silicijumske tehnologije biti nemoguć.
    Šta će onda biti moguće? Radi se na više stvari, od praktičnih rešenja poput korišćenja zraka svetla za prenošenje informacija, do 'ezoteričnih' kompjutera koji bi ukrotili: snagu DNK, neobično kvantno ponašanje subatomskih čestica, pa čak i prave ćelije mozga.  Takvi kompjuteri bili bi u stanju da za sekund reše probleme koje najsavremenije mašine obrađuju mesecima, pa i godinama. Evolucija kompjutera već je neverovatno brza i čudesna, ali bi budućnost mogla da bude čudnija nego što možemo da sanjamo. Da li će nam to doneti dobro, to je već drugo pitanje.
    Profesor Kevin Houmvud sa britanskog univerziteta Sari nedavno je naterao silicijum da emituje svetlost tako što je u njega postavio sićušne zamke za elektrone i primorao ih da emituju fotone svetla. Dobio je silicijumski LED (dioda koja emituje svetlo) koja radi na sobnoj temperaturi.
    To otkriće je vrlo značajno za industriju kompjutera (LED ekrani) koja već radi sa silicijumom. Veruje se da će korišćenje svetlosti omogućiti kompjuterima da manipulišu slikama lakše nego ikada. Neki naučnici čak pretpostavljaju da će kompjuteri moći da se prave i samo od optičkih komponenti, pri čemu bi hard disk bio hologram.
    Superkompjuteri, neuporedivo moćniji od današnjih, mogli bi da stanu i u sićušnu kap tečnosti. Njihovi čipovi više ne bi bili od silicijuma već od DNK - ključa samog života.
    Dezoksiribonukleinska kiselina (DNK), dugačak molekul koji izgleda kao merdevine uvijene u spiralu, u svim živim organizmima čuva takozvanu denetsku informaciju. Američki matematičar Leonard Edlman primetio je 1994. godine da je način na koji živi svet koristi informacije iz DNK isti kao načina na koji informcije obrađuje kompjuter. Kompjuter napravljen od DNK ima neverovatne prednosti - u tečnost veličine klikera staje 10 triliona molekula DNK, a svi oni istovremeno obrađuju informacije!
    Ipak, molekuli DNK nisu kompjuteri sposobni da rešavaju teške matematičke probleme. Primer je takozvani problem putujućeg trgovca, na kojem je Edlman testirao računarske sposobnosti DNK. Kompjuteru od DNK bilo je zadato da putujućem trgovcu koji treba da obiđe određeni broj međusobno nepovezanih gradova, pronađe najbrži mogući put. Taj problem izuzetno je težak za konvencionalni kompjuter jer mora da smišlja put po put da bi došao do odgovora. Kompjuter od DNK, pak, istovremeno isprobava sve puteve i neuporedivo teže rešava problem. Ali, kada broj gradova pređe granicu koju postavlja sama veličina kompjutera, DNK više ne može da ga reši. Recimo, za 200 gradova problem je toliko težak da bi za rešavanje bila potrebna masa DNK teža od Zemlje!

    Zbog toga je malo neverovatno da će DNK, koliko god uzgledala kao zanimljivo rešenje, ikada postati osnovna pokretačka snaga kompjutera. Ali, pošto je u rešavanju nekih vrsta zadataka zaista bez premca, vrlo je verovatno da će biti korišćena kao pomoć ili neka vrsta paralelnog procesora za sasvim određene namene, pogotovo u medicini i transportu. Još 2002. godine japanska firma Olympus objavila je da su njeni naučnici napravili prototip genetskog kompjutera koji može da identifikuje gene bolesti (slika desno).
    Dr Martin Ejmos sa univerziteta u Liverpulu već je sa eksperimentima otišao korak dalje od DNK - počeo je da koristi za računar cele ćelije (bakterije ešerihije koli). Ćelije bakterija možete da naterate da reaguju sa okolinom. Možete da napravite jednostavno logičko kolo, tako da ako ćelija otkrije infekciju, pod određenim uslovima napravi odgovarajući antibiotik. Dakle, dobili biste inteligentni sistem za proizvodnju i davanje leka...

    Konvencionalni računari sve vide crno-belo. Prekidač je ili uključen ili isključen, što znači da je informacija ili jedinica ili nula i kombinacija takvih podataka se kreće štampanom pločom.
    U čudnom i sićušnom svetu elektrona, međutim, ništa nije tako jasno. To je carstvo kvantne fizike, gde kretanje elektrona ne liči ni na šta što možemo da vidimo u svakodnevnom životu. Ako pokušate da izmerite kako se vrte, otkrićete da idu ili paralelno sa magnetnim poljem ili suprotno tome. Ali, kad se elektron izoluje, uopšte nema načina da se zna na koju stranu se vrti i naučnici mogu samo da kažu kolika je verovatnoća da se kreće u jednom ili drugom pravcu. U nekom smislu, elektron se vrti u oba pravca istovremeno.

    Ako se to kretanje elektrona iskoristi za skladištenje informacija (kao kvantumski bit ili kubit), dešava se nešto čudesno. Svaki kubit istovremeno predstavlja i nulu i jedinicu, tako da kvantni kompjuter od dva kubita istovremeno može da uskladišti četiri broja - konvencionalni kompjuter od dva bita može da uskladišti samo jedan broj. Kvantni kompjuter od samo 333 kubita može da manipuliše brojem koji je veći od svih atoma u svemiru.
    S obzirom na toliku moć obrade podataka, kvantni kompjuter mogao bi da rešava neuporedivo složenije matematičke probleme nego konvencionalni kompjuteri koji obavljaju jednu po jednu operaciju. Oni bi naročito bili korisni kada bi trebalo obraditi mnogo podataka odjednom, recimo za razbijanje vrlo složenih šifara. Na stvaranju kvantnih kompjutera ozbiljno se radi. Umesto elektrona koriste se atomska jezgra jer njihovo kretanje u specijalnoj tečnosti može da se izmeri tehnikom zvanom nukleo-magnetna rezonanca, koja se koristi u medicini. 
    Najsloženiji kvantni kompjuteri koji su do danas napravljeni imaju sedam kubita i mogu da obrađuju samo jednocifrene brojeve. Procenjuje se da će za rad kompjuterskih programa morati da se dođe do nekoliko stotina kubita. Ali, to sada izgleda kao daleka budućnost, ali bitno je da je krenulo...
    Sada se ne zna čak ni šta kvantni kompjuteri mogu, a šta ne mogu da urade - istraživači tek tragaju za probelmima koje bi mogli da im zadaju.
    Takođe, moraće da nađu i mnogo jednostavniji i jeftiniji načina da naprave same kompjutere - mašine koje sada testiraju krajnje su nepraktične, zahtevaju skupu opremu za magnetnu rezonancu i temperaturu blizu apsolutne nule (-270 stepeni Celzijusa) da bi mogli da mere kretanje krajnje osetljivih kubita. Ali, postoji više načina da se ukroti gotovo magična moć elektrona. Istraživači su uspeli da zarobe po jedan elektron u takozvane kvantne ploče na sloju sicilijuma, što bi moglo znatno da olakša pravljenje kvantnog kompjutera. Velike firme, kao što je na primer IBM, rade na tome.


    Spajanje silicijumskih čipova i tkiva iz mozga živih bića zvuči kao naučnofantastični košmar, ali ipak, on je sada stvarnost, koliko god to nekome bilo teško da shvati i prihvati.

    Još 2001. godine, profesor Peter Fromherc sa biohemijskog instituta Maks Plank, uspeo je da napravi električno kolo od komada silicijuma i dve nervne ćelije (neurona) uzete iz mozga puža (slika levo). Na silicijumskoj podlozi nervne ćelije su razvile međusobne veze koje su stvorile put za električne signale. Kada tranzistor pod jednom ćelijom promeni napon, električni impuls putuje od nje do druge nervne ćelije. Druga nervna ćelija zatim stimuliše tranzistor koji je ispod nje i tako se stvara strujno kolo. Eksperiment je dokazao da je moguće veštački napraviti kolo kojese sastoji od elektronike i organskog tkiva - to polje nauke nazvano je 'neuroelektronika'.
    Ta istraživanja su još u ranom detinjstvu i stvaranje jednostavnog strujnog kola je jedino što je do sada postignuto - barem za javnost. Još niko - zvanično - nije pokušao da spajanjem pravih ćelija mozga i silicijuma obavi računsku radnju. Ali, ako moć neurona može na ovaj način da se ukroti, mogućnosti takvog kompjutera biće neograničene.
    Glavni cilj tih neobičnih istraživanja zapravo i nije stvaranje savršenog kompjutera, već da se pomogne ljudima. Ljudski mozak je izuzetno složen i naučnici još ne znaju ni kako se u njemu stvara memorija. Neki od njih na taj način pokušavaju da otkriju kako mozak funkcioniše, ali profesor Fromherc veruje da ih taj pristup nigde neće odvesti i kaže: 'Možete da imitirate samo ono što razumete, a mi ne znamo šta se događa u mozgu'.
    Neuroelektronika bi, međutim, mogla da ima mnogo značajniju primenu - stvaranje protetskih implantata koji će moći da se kontrolišu direktno iz mozga. Naučnici sa univerziteta Nortvestern iz Čikaga napravili su, recimo, robota koji kontroliše mozak ribe. Kad senzori na robotu detektuju svetlo, pošalju signal nervnih ćelijama ribe. Nervne ćelije tada robotu šalju instrukcije da se pomeri ka izvoru svetla. Po svim ovim stvarima, budućnost je već odavno počela, a ono što nas u svetu tehnologije čeka sutra, možemo saznati - tek sutra...