Ein internationales Forschungsteam hat einen Biocomputer entwickelt, der lebende Bakterien zur Informationsverarbeitung nutzt. Das System ist darauf ausgelegt, Probleme zu untersuchen, die für herkömmliche Computer schwierig sein können, darunter Entscheidungsbäume, bei denen zahlreiche mögliche Kombinationen geprüft werden müssen.

Die Forschung, an der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Kanada, Europa, dem Vereinigten Königreich und Australien beteiligt waren, wurde am 3. Nov. von der McGill University bekannt gegeben. Eine ausführliche Arbeit dazu wurde Anfang dieses Jahres in Nature veröffentlicht. Dem Bericht zufolge ist das Projekt seit zwei Jahrzehnten in Entwicklung.

Das Team testete das System anhand des Subset-Sum-Problems, einer mathematischen Herausforderung, die mit wachsender Zahl der Eingaben exponentiell schwieriger wird. Die Forschenden überführten das Problem in einen verzweigten Graphen und bauten anschließend eine kleine physische Struktur mit Tunneln, die den Verzweigungen entsprachen. Jede Gabelung stand für eine Entscheidung, während jeder Weg durch die Tunnel eine mögliche Lösung darstellte.

Die Forschenden verwendeten E. coli, weil sich seine Bewegung in Flüssigkeit vorhersagen und messen lässt, sowie Vibrio natriegens, weil es sich schnell vermehrt. Während sich die Bakterien vermehrten und durch die Tunnel bewegten, erkundeten sie mehrere Wege parallel. Eine automatisierte Bildanalyse verfolgte ihre Bewegungen und half dem Team, Pfade zu ermitteln, die den Bedingungen des Problems entsprachen. Außerdem passten die Forschenden die Temperaturen an, um eine Überfüllung zu verhindern.

Bakterien verarbeiten Informationen langsamer als digitale Systeme, doch ihre Fähigkeit, mehrere Wege gleichzeitig zu erkunden, bietet einen anderen Ansatz zur Lösung bestimmter Probleme. Durch Vermehrung können innerhalb der Struktur auch weitere Verarbeitungseinheiten entstehen. Dan Nicolau, Professor für Bioingenieurwesen an der McGill University und leitender Autor der Studie, sagte, herkömmliche sequenzielle Computer seien nicht für Entscheidungsbäume ausgelegt und könnten für derartige Aufgaben beträchtliche Mengen an RAM benötigen.

Nicolau sagte, das System könne möglicherweise das Videospiel Doom ausführen, doch wegen der langsamen bakteriellen Prozessoren wäre dafür ein sehr großer Biocomputer nötig, der genügend Bakterien beherbergen könnte. Er vertrat außerdem die Auffassung, dass Biocomputing einen Rechenansatz ermöglichen könnte, der kein RAM benötigt.

Quellen: CNET.