Ha az új robotikai és nanotechnológiai elképzelések – önjavító computerek és robotok, mindennemű nanoszintű gyártás – valóra válnak, az evolválódó komplex rendszerekként felfogható gépek optimális működéséhez nagy szükség lesz a biológiailag inspirált elosztott feldolgozórendszerek erőforrásaira.

Vissza a jelenbe: még igencsak nagyok a különbségek a bináris feldolgozórendszerek és az élő organizmusok között.

A különbség és nem a hasonlóság a fontos

A 2008. májusban lezáruló európai uniós PACE (Programmable Artificial Cell Evolution, Programozható mesterséges sejt-evolúció) projekt ezeket a különbségeket szeretné csökkenteni. A munkában nyolc európai ország (köztük Svájc és Litvánia) tizenhárom partnere mellett amerikai szervezetek is részt vesznek.

A programozható mesterséges sejtek jelenlegi számítógépekkel történő előállítása mellett a bennük rejlő technológiai lehetőségeket kívánják tanulmányozni. Különös (és némileg paradox) módon elsősorban a biológiai modelltől való különbözőségük, s nem a hasonlóságok miatt lesznek hasznosíthatók.

„Egész biztosan nagyon mások, mint a létező módosított organizmusok, és nagyon különböznek tőlünk is” – jelentette ki a projekt koordinátora, a bochumi Ruhr Egyetemen dolgozó John McCaskill.

Rögös út előtt állnak: a komplexitás gyökereit vizsgálva az élő és a nem-élő anyag közötti átmenetben, a jelenlegi viszonylag egyszerű kémiai átalakításoktól, módosításoktól organikus sejt funkcióival bíró rendszerek kidolgozásáig szeretnének eljutni.

Jönnek a nanorobotok?

Eddig egy, mikro-hidraulikus technológián alapuló, számítógéppel programozható zárt hatásláncú vezérlőt (closed-loop controller) fejlesztettek, ami a fizikai környezetet alkotó sejtméretű kémiai alrendszerek mai módszereknél kifinomultabb megfigyelését teszi lehetővé. (Ellentétben a nyílt hatásláncú rendszerekkel, ahol a vezérlés a vezérelt rendszer egészétől független, a zárt hatásláncúak alapvető eleme a visszacsatolás.)

Egy másik siker: a projektpartner Koppenhágai Egyetemen végzett kísérletek a kémiai alrendszerek kompatibilitását igyekeztek megvalósítani. Jelentős eredményeket értek el: a proteinekhez és a nukleinsavakhoz hasonló mesterséges molekulák, a mesterséges metabolizmus-alrendszerekhez a DNS-nél sokkal közvetlenebbül kapcsolódó peptid-nukleinsavak (PNS) képesek a saját másolatukkal való szintézisre, vagy a szintézishez szükséges információ irányítására. Fontos lépés az élő sejtek egyik legfőbb tesztje, az önreplikáció felé – vélik a kutatók.

„Nem egy létező mesterséges sejt másolatát próbáljuk kémiailag előállítani, hanem valami olyasmit akarunk szintetizálni, amit mesterséges sejtnek hívhatunk” – magyarázza McCaskill.

Mesterséges sejtet leíró szimulációs modelleket szintén dolgoztak ki; az alapvető alrendszerek irányíthatóságát, stabilitását és összeomlását tanulmányozták velük. Elméletileg működnek – természetesen a szimuláció keretei között. Ugyancsak szimulálva és (nem részletezett) kísérletekben vizsgálták a mesterséges sejtek ön-összeszerelő mikroszkopikus robot-platformokként való működését.