Nevidljivi mozak od nekoliko molekula

Ljudski mozak je najsavršeniji i najmoćniji računar, u to niko, valjda, ne sumnja. Nije nimalo neobično što su ga naučnici iz Japana oponašali u molekularnim razmerama, govoreći da uveliko podseća na prirodni uzor smešten u čovekoj lobanji.

Za sada golim okom nevidljiva mašinica, sastavljena od 17 molekula durokinona, istovremeno obavlja 16 puta više izračunavanja (logička stanja) od uobičajenog kompjuterskog tranzistora. Tvorci najavljuju da će izvoditi, čak, hiljadu puta više! Možete zamisliti kolika je to moć, ali očekuju nas još neka iznenađenja.

Takva skalamerijica jednog dana igraće ulogu nadzornika u mikroskopskom lekaru koji zaviruje u najsićušnije kutke organizma ili u svakojakim sklopovima izrađenim u malecnim fabrikama u ljudskom telu namenjenim različitim zadacima.

Molekul durokinon je svojevrsni šestougaonik s četiri spojena čunja kao četiri točkića na majušnom automobilu, prečnika manjeg od jednog nanometra (milioniti deo milimetra) ili stotinama puta uži od talasne dužine vidljive svetlosti.

Milijarde ishoda

Višenamenska mašinica je naterana da samu sebe uobliči u prsten od 17 molekula organskog jedinjenja durokinona na zlatnoj podlozi – jedan u središtu koji je svojevrsni nadzornik, a ostalih 16 unaokolo poređanih. Struja propuštena kroz tanušnu iglicu na samom vrhu skenirajućeg tunelskog mikroskopa (STM) primora ga da se okreće (postavi) u četiri položaja (kao četiri strane sveta na kompasu) ili, elektronskim rečnikom kazano, da bude u četiri različna logička stanja. Današnji tranzistori u računarima pokazuju samo dva – „nulu” (0) i „jedinicu” (1).

Istovetnim pobuđivanjem (impuls) preko središnjeg molekula podstiče se preostalih 16 da promene (menjaju) svoje stanje, kao kada biste neuhvatljivim zamahom porušili svih 16 domina u jednom nizu. Dosadašnje proučavanje potvrdilo je da se jedna naredba (instrukcija) izdata molekulu u sredini pretvori u četiri milijarde mogućih ishoda!

Nadzorni molekul služi kao svemirska stanica uz koju pristaju pristižuće letelice.

Ustrojstvo uveliko liči na omanju nervnu mrežu u mozgu, objašnjava rukovodilac nesvakidašnjeg poduhvata Anirban Bandiopadjaja, zaposlen u Međunarodnom centru za mlade naučnike u Cukubi (Japan), čije istraživanje pokazuje da se – prema istom obrascu – može povezati 16, zatim 256, potom 4.096 molekula i tako redom, što je buduća nanofabrika koja – od istih takvih delića – sama sastavlja sklopove po potrebi.

Izvanredni procesori

Ubuduće se neće izvoditi hirurški zahvati da se, na primer, iz mozga odstrani tumor, ubrizgaće se jednostavno krv s majušnim skalamerijama koja će dospeti do žarišta i izlečiti obolele ćelije. Naočipovi s molekulskim sklopovima sami će pronalaziti bolesno mesto u telu i smesta otpočeti da stvaraju molekule koji zamenjuje sadašnji postupak hemoterapije, najčešće praćen usputnim uništavanjem okolnog zdravog tkiva. Čim okončaju lečenje, sami će se razložiti i izbaciti iz organizma.

Tako su, barem, naučnici zamislili u svojim glavama.

Jedna od najvećih, ako hoćete pojmovnih, prepreka skriva se u osmišljavanju ulaza i izlaza za sićušne molekulske sprave. Kako uneti naredbu i izvući odogovor? Za sada se istraživači oslanjaju na skenirajuće tunelske mikroskope, ali to su prilično veliki uređaji koji će, možda, valjano poslužiti za čitanje rezultata nanokompjutera ili sakupljanje hemikalija nastalih u nanofabrikama.

Anirban Bandiopadjaja smatra da se moraju osmisliti pogodni načini – verovatno malecni optički čitači za nanokompjutere ili hemijski okidači za medcinske nanočipove. Srećna je okolnost što se u ovaj tehnološki izazov upustilo nekoliko kompanija, među kojima se izdvaja „Nanoink”. U međuvremenu on je započeo da smišlja kako da postojeće dvodimenzionalno ustrojstvo preobrazi u trodimenzionalno, obećavajući da će, otprilike, za godinu dana prikazati 1.024 povezane mašinice ili 1.024 logička stanja odjednom, a to je broj koji se ispisuje jedinicom na početku iza koje je nanizano više od hiljadu nula. Tehnološki postupak će, kako se očekuje, uroditi izvanrednim procesorima smeštenim u lopticu čiji prečnik ne prevazilazi pet santimetara.

A ona će se brojem sastojaka i zbirom veza izjednačiti s ljudskim mozgom!