Группа McGill создала прототип биокомпьютера на бактериях для задачи о сумме подмножеств
Бактерии в микрофлюидной сети параллельно перебирали варианты решения и размножались, добавляя «процессоры», сообщили авторы. Это демонстрация принципа.
Группа под руководством Университета Макгилла создала демонстрационный компьютер, в котором подвижные бактерии исследуют микрофлюидную сеть, кодирующую алгоритм задачи о сумме подмножеств (Subset Sum Problem) — классической NP-полной задачи. Работа опубликована 11 августа 2026 года в журнале Microsystems & Nanoengineering doi.org
Microsystems & Nanoengineeringdoi.orgОткрыть источник ↗. Она стала итогом 20-летнего сотрудничества исследователей из Канады, Европы, Великобритании и Австралии.
Как вычисляет микрофлюидная сеть
Ресурсы для решения NP-полных задач растут экспоненциально при полиномиальном росте размера задачи. В последовательных электронных компьютерах таким ресурсом служит время вычислений, в массово-параллельных ДНК-вычислениях — пространство, пишут авторы doi.org
Microsystems & Nanoengineeringdoi.orgОткрыть источник ↗.
Команда перевела задачу в граф возможных выборов и воссоздала его как сеть соединённых каналов. Каждый маршрут по сети соответствует одному варианту решения, а развилки, работающие как «логические вентили», — точкам принятия решения. Делящиеся бактерии двигались по каналам и совместно исследовали множество маршрутов одновременно.
Исследователи наблюдали, куда перемещались бактерии, и с помощью автоматического анализа изображений прослеживали успешные маршруты. Так они определяли комбинации, удовлетворяющие условиям задачи. Чтобы избежать переполнения, рост бактерий можно регулировать температурой устройства.
Размножение бактерий как рост вычислительной мощности
По данным авторов, компьютер выполняет операции комбинаторно. Естественное размножение бактерий, выступающих биологическими CPU, непрерывно усиливает вычислительную мощность, и она растёт в соответствии с размером задачи doi.org
Microsystems & Nanoengineeringdoi.orgОткрыть источник ↗. «Благодаря делению бактерий у нас миллион чипов работают одновременно», — сказал старший автор Дэн Николау, профессор биоинженерии. Он добавил, что каждый «процессор» может выполнять меньше операций в секунду, чем электронный чип.
Анализ масштабирования в статье определяет точку, в которой биовычисления на размножающихся бактериях, как ожидается, превзойдут электронные компьютеры doi.org
Microsystems & Nanoengineeringdoi.orgОткрыть источник ↗. Авторы также указывают на низкую ошибку, обусловленную дизайном, и малые энергозатраты на вычисления. По их мнению, бактериальные биовычисления в микрофлюидных сетях потенциально масштабируемы
doi.org
Microsystems & Nanoengineeringdoi.orgОткрыть источник ↗.
Исследователи заявляют, что устройство не предназначено заменять электронные или квантовые компьютеры. Они описывают его как ресурсоэффективный и недорогой инструмент для задач вроде определения структуры белков и называют возможными областями применения шифрование и молекулярную биологию. Сообщённый результат — демонстрация на одной задаче, задаче о сумме подмножеств.
