حاسوب الدنا DNA COMPUTER

من البحوث الرائدة والتي تشكل إمكانيات مستقبلية تقنية واعدة هي تلك المتعقلة بإنتاج حاسوب (كومبيوتر) حيوي يعتمد على عمليات تطويع الحامض النووي من خلال قدرة الحامض على إعادة التشكل والارتباط والتوائم بين وحداته اذ يستطيع صبغيان على سبيل المثال ان ينفصما وان يتبادلا الأشرطة (strands) من الدنا ومن ثم إمكانية اتصالهما من جديد وبذلك يجمعان خصائصهما الوراثية وهو ما يعرف بالتأشب (إعادة الارتباط) وهو نموذج مهم للتبدل التطوري والحاسوب الحيوي يعتمد على حاوية سوائل أو أنابيب اختبار بدلا من الدوائر الكهربائية كوحدات للمعالجة ومن الناحية النظرية يمكن لقطرة من السائل الحاوي على الحامض النووي الدنا DNA ان تعالج من المعلومات ما يفوق اعظم حاسوب يعمل بالحوسبة المتوازية أي ما يعادل قدرة (7000) حاسوب نوع (بانتيوم برو) من الجيل الخامس العاملة في المختبرات الحكومية الأمريكية في نيوميكسيكو وهي مقارنة تبدو شبيهة بتلك المفارقات المختلفة المذهلة بين قدرات وأداء المخ البشري والحاسوب الإلكتروني اذ يبلغ وزن المخ البشري بحدود 1.36 كغم ويستهلك طاقة كهربائية بمعدل25 ‏ واط ويختزن في ذاكرته  100‏مليار مادة من المعلومات والذكريات وبالمقارنة مع الحواسب الإلكترونية المتطورة فهي تستهلك  100الف واط من الطاقة الكهربائية ولا تستوعب اكثر من 5 ملايين معلومة . وهذا هو شأن الإعجاز الإلهي في خلقه للمخ البشري والحامض النووي .

‏تعود البحوث الأولى المتعلقة بالحاسوب الدنوي إلى عام 1981 وساهمت شركة (Gentronix) بجهد وافر في هذا المجال من خلال احد مشاريعها المتقدمة والذي عرف بمشروع الحاسوب الحيوي ثلاثي الأبعاد (three-dimentional biological computer) الذي يكنه تصميم وتجميع مكوناته بذات الطريقة التي تتبعها الكائنات الحية .

‏ويعتمد المشروع على هندسة الأحياء المجهرية وراثيا لإنتاج المكونات البروتينية للجيل الجديد من الحاسوب وبعد تطوير موروث (genome) الحاسوب الخطوة الأهم في المشروع وهذه الخطوة سترتكز على علاقة شبيهة بتلك التي ترتبط بها الفايروسات مع الخلايا المضيف والتي من خلاليا يستأثر الحامض النووي الفايروسي بالالية الخلوية لخلية المضيف وتسخيرها لتخليق مكونات الفايروس وتجميعها دون النظر إلى المتطلبات الاعتيادية للخلية ذاتها . والفكرة هي في استخدام أشرطة من الدنا التي تشفر للوحدات الحاسوبية العاملة داخل الخلايا وتجميعها لتكوين الدرات (الدوائر) الإلكترونية الحيوية (Bioelectronic circurity) وهي الخطوة الأولى نحو ما يعرف بالدماغ الصنعي  (synthetic brain) الأدمغة المهندسة (Engenering brains) وبتفوق الحامض النووي الدنا على أي جهاز أو جزيئة حية اذ يمتلك باوند واحد من الدنا (453) غراما قدرة حاسوبية تفوق ما تمتلكه كل الحواسيب التي صنعها العالم حتى الآن وهو لا يحتاج إلى أي نوع من أنواع الطاقة باستثناء تلك اللازمة لتصحيح الأخطاء الوراثية وتتشابه العمليات الوراثية والعمليات الحاسوبية إلى حد كبير فكلاهما يتضمن متواليات للفتح والإغلاق ولما كان الحامض النووي يتكون من حلزون مزدوج يتكون من شريطين يرتبطان بصورة متتامة ومتكاملة فانه يمكن استعمال الجزيئات لتكوين ما يعرف ( بالبوابات المنطقية) التي تقبل المعلومات حقيقة أم زائفة وباستخدام تعاقبات من الدنا ذات أربعين قاعدة نتروجينيه (40 bp) يصبح بالإمكان إجراء ترليون (الف مليار) عملية حسابية في آن واحد ومن خلال دراسة الأساليب المختلفة لتشكل الحامض النووي وبناء دوائر الكترونية صغيرة من شرائطه يمكن اختيار وترشيح المعلومات المطلوبة واستبعاد الاخرى من خلال اصدار الحاسوب الدنوي الأوامر بفك ارتباط الشرائط أو خلطها ويمكن للحاسوب الدنوي (الحيوي) ان يجرب كل المقارنات الكامنة في الرموز الحيوية لان المعلومات تكون مشفرة في شرائط جزيئية مزدوجة الجنيح ويمكن لهذا الحاسوب حل مشكلات الحوسبة المتوازية ومنها مشكلة " المسار الهاملتوني " التي تفوق قدرة الحواسيب السلكونية فالبرمجة الوراثية قد تكون الحل الأمثل لمشكلة رجل المبيعات الرحال travelling saleman problem يفترض بهذا البائع القيام بجولة يزور فيها عدة مدن مرة واحدة وحيث ان كل مدينة مرتبطة بطريق احادي الاتجاه بمدينتين اخريين فقط فإن عليه اتخاذ اقصر الطرق للوصول المى المدينة المطلوبة وزيارتها مرة واحدة وبدون العودة إليها مرة اخرى وليس هذا فحسب وإنما يشير عالم الحاسوب " ريتشارد ليبتون " إلى إمكانية استخدام حاسوب الدنا لحل أنظمة الشفرة النمطية والى قدرة هذا الحاسوب على اختراق أنظمة تشفير وكالة الأمن القومي العصية على الاختراق ان العائق الرئيسي لتطوير الحاسوب الوراثي المعتمد على الدنا هو الكلفة المالية لتطويع الدنا . اذ تكلف القاعدة النتروجينية الواحدة بحدود عشر سنتات أمريكي وهو ما يعادل تصنيع البت الواحد في الحاسوب التقليدي المصنوع من رقاقات السليكون . هذه الكلفة العلية للقاعدة النتروجينية الواحدة يمكن ان تنخفض بشكل كبير مع التقدم الهائل في علوم الهندسة الوراثية والأحياء الجزيئي وفي خلال الـ 60 ‏ عاما الماضية تحقق تقدم كبير ومثير في تصفير ونمنمة الترانزستور (1950) والدارات الإلكترونية إلى عصر الرقاقات النانوية (2009) (الشكل1) والتي تستخدم المجسات على المقياس الذري atomic scale probe والتي تمتلك تصميما فريدا من نوعه وتفاعل مع الوسط media . وتسمح هذه المجسات الذرية للرقاقات النانوية بالقراءة read والكتابة write في كثافة عالية جدا تصل إلى  terabit / in² 1 ومع قدرة rewrite eye تصل إلى 10¹³ .

● Tera= 10¹²

الشكل (1) : مراحل التطور الزمني للترانزستور والدارات المدمجة لغاية الرقاقة النانوية