ম্যাকগিল ইউনিভার্সিটির নেতৃত্বে একটি 20 বছরের ক্রস-প্রাতিষ্ঠানিক প্রচেষ্টা একটি ব্যাকটেরিয়া-ভিত্তিক বায়োকম্পিউটার তৈরি করেছে যা প্রথাগত ইলেকট্রনিক হার্ডওয়্যারের তুলনায় ব্যাপকভাবে উচ্চতর শক্তি দক্ষতার সাথে বিশাল সম্মিলিত সমস্যা সমাধানের জন্য সূচকীয় সেলুলার বিভাগ এবং মাইক্রোফ্লুইডিক নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে।
মাইক্রোসিস্টেমস অ্যান্ড ন্যানোইঞ্জিনিয়ারিং (প্রকৃতি পোর্টফোলিও) এ প্রকাশিত, 20 বছরের ক্রস-প্রাতিষ্ঠানিক প্রকল্পটি একটি অভিনব জৈবিক কম্পিউটিং দৃষ্টান্ত প্রদর্শন করে যা একই সাথে বিশাল সমাধান স্থানগুলি অন্বেষণ করতে সক্ষম।
মাইক্রোফ্লুইডিক নেটওয়ার্কের মধ্যে ব্যাকটেরিয়ার প্রাকৃতিক সূচকীয় বিভাজনকে কাজে লাগিয়ে, ঐতিহ্যগত ইলেকট্রনিক সিলিকন সুপারকম্পিউটার দ্বারা চাহিদাকৃত মেমরি, শক্তি এবং শারীরিক সম্পদের একটি ক্ষুদ্র ভগ্নাংশ ব্যবহার করার সময় সিস্টেমটি ব্যাপক সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ অর্জন করে।
মাইক্রোফ্লুইডিক আর্কিটেকচার এবং সূচকীয় সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ
প্রচলিত সলিড-স্টেট ইলেকট্রনিক কম্পিউটারগুলি সেন্ট্রালাইজড সিলিকন মাইক্রোপ্রসেসরের উপর নির্ভর করে যা ক্রমানুসারে অপারেশন চালায়।
যখন NP-সম্পূর্ণ গাণিতিক চ্যালেঞ্জ, ক্রিপ্টোগ্রাফিক কী ব্রেকিং বা আণবিক ভাঁজ করার মতো বৃহৎ মাপের সমন্বিত সমস্যার মুখোমুখি হয়, তখন সিলিকন হার্ডওয়্যার প্রক্রিয়াকরণে বাধার সম্মুখীন হয়, প্রায়শই সমস্ত সম্ভাব্য রুট মূল্যায়নের জন্য বছর বা শতাব্দীর প্রয়োজন হয়।
বায়োকম্পিউটেশনাল সিস্টেম জৈবিক প্রতিলিপি এবং স্থানিক তরল গতিবিদ্যার মাধ্যমে এই সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করে:
মাইক্রোফ্লুইডিক নেটওয়ার্ক এনকোডিং:
গবেষকরা জটিল গাণিতিক সিদ্ধান্ত গাছ এবং গ্রাফগুলিকে মাইক্রোস্কোপিক, আন্তঃসংযুক্ত তরল চ্যানেলগুলিতে এনকোড করেন। চ্যানেলগুলির মধ্যে বিশেষায়িত "লজিক গেট" জংশনগুলি শারীরিক সিদ্ধান্তের পয়েন্ট হিসাবে কাজ করে।
ব্যাপক সমান্তরাল অনুসন্ধান:
একটি একক স্ট্যাটিক প্রসেসরের উপর নির্ভর করার পরিবর্তে সিরিয়াল পদক্ষেপগুলি সম্পাদন করে, জীবন্ত ব্যাকটেরিয়া চ্যানেল নেটওয়ার্ককে অতিক্রম করে। যখন পৃথক ব্যাকটেরিয়া গোলকধাঁধায় চলে যায়, তারা দ্রুতগতিতে বিভক্ত হয়, কার্যকরভাবে লক্ষ লক্ষ স্বায়ত্তশাসিত জৈবিক "প্রসেসর" তৈরি করে যা একই সাথে নেটওয়ার্কের মাধ্যমে প্রতিটি সম্ভাব্য রুট অন্বেষণ করে।
তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধি:
দীর্ঘ গণনামূলক রান চলাকালীন সেলুলার অত্যধিক ভিড় এবং চ্যানেল ব্লকেজ প্রতিরোধ করতে, গবেষকরা ব্যাকটেরিয়া বিভাজন হারগুলিকে সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে মাইক্রোফ্লুইডিক চিপের তাপীয় পরিবেশকে সামঞ্জস্য করেন।
স্বয়ংক্রিয় ভিজ্যুয়াল ডিকোডিং:
উচ্চ-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপিক ইমেজিং স্বয়ংক্রিয় চিত্র-বিশ্লেষণ সফ্টওয়্যার ট্র্যাকগুলির সাথে যুক্ত যেখানে ব্যাকটেরিয়া উপনিবেশগুলি ভ্রমণ করে, নির্দিষ্ট পথগুলি চিহ্নিত করে যা সমস্যার গাণিতিক নিয়মগুলিকে সন্তুষ্ট করে।
বিশেষ অ্যাপ্লিকেশন এবং সম্পদ দক্ষতা
লেখকরা জোর দেন যে ব্যাকটেরিয়াল বায়োকম্পিউটারগুলি ব্যক্তিগত ইলেকট্রনিক কম্পিউটার বা কোয়ান্টাম প্রসেসর প্রতিস্থাপন করার জন্য ডিজাইন করা হয়নি, বরং সিলিকন আর্কিটেকচারগুলি দক্ষতার সাথে সমাধান করার জন্য সংগ্রাম করে এমন অত্যন্ত নির্দিষ্ট, সম্পদ-নিবিড় সমস্যাগুলি সমাধান করে তাদের পরিপূরক করার জন্য তৈরি করা হয়েছে:
