גישה חדשה לקידוד מידע באמצעות תערובות נוזליות של מולקולות אורגניות

 חוקרי הטכניון פיתחו גישה חדשה לקידוד מידע תמלילי ומספרי באמצעות תערובות כימיות. בין השאר מאפשרת השיטה הצפנה ואיחסון של מידע על ידי תערובות נוזליות יציבות של מולקולות אורגניות. בניגוד לשימוש המקובל באמצעים אלקטרוניים, כגון שיטות דיגיטליות או אנלוגיות, לייצוג המידע הרצוי, מבוססת השיטה החדשה על הזהות והכמות היחסית של כל אחד ממרכיבי התערובת. קריאתו של המידע המקודד מתבצעת על ידי תהודה מגנטית גרעינית (NMR). מחקר זה התפרסם בכתב העת המוביל ChemPhysChem.

צוות החוקרים בפקולטה לכימיה ע”ש שוליך בטכניון, אשר כלל את פרופ’ אהוד קינן, הדוקטורנטית תמר רטנר וד”ר עופר ריעני, פיתח טכניקה חדשה לקידוד מידע באופן כימי על ידי ערבוב תרכובות שונות בתמיסה. נוכחות או היעדר כל אחת מהתרכובות הללו וריכוזן היחסי, מקודד מידע על פי מפתח קבוע מראש. לדוגמה, בעזרת 22 חמרים שונים הצליחו החוקרים “לכתוב” טקסטים שונים ומספרים גדולים בני 21 ספרות. קבוצת המחקר הדגימה ארבעה יישומים שונים של האסטרטגיה החדשה: 1) קידוד, איחסון והצפנה של תמליל בשפה האנגלית; 2) קידוד ואיחסון של מספרים בינאריים; 3) קידוד ואיחסון של מספרים עשרוניים; 4) פעולות אלגבראיות עם המספרים המקודדים. יישומים אלה מציעים הזדמנויות מעניינות לאיחסון מידע, להצפנת טקסט ולעיבוד מידע, כגון פעולות חיבור וחיסור, כולן באופן מולקולרי.

“הקהילה האקדמית, כמו גם העסקית, מקדישות תשומת לב רבה לפיתוח מערכות חישוב חלופיות, המבוססות על  מולקולות ואינטראקציות בין-מולקולריות, מעבר לטכניקות עיבוד המידע הקונבנציונאליות, המבוססות על אותות אלקטרוניים”, מסביר פרופ’ קינן. “מגמה זאת נובעת מהסברה הרווחת כי יכולת המיזעור בענף המיחשוב מתקרבת לגבול האפשרי. תחום המידע והעיבוד המולקולרי צובר תאוצה מכיוון שהוא טומן בחובו פוטנציאל במספר אפיקים, כגון פריצתן של מגבלות המיזעור ויצירתן של אפשרויות חדשות לחישוב מקבילי. לכן, אין זה מפתיע כי ענקיות תעשיית המחשבים, כמו מיקרוסופט, IBM ואינטל, מביעות עניין רב בטכנולוגיות הללו. מחקר זה מהווה נדבך נוסף במאמצי קבוצת המחקר שלנו, המכוונים לבניה של מכונות חישוב מולקולריות. מרבית תשומת הלב שלנו מוקדשת לפיתוח אסטרטגיות מיחשוב, המבוססות על מולקולות ביולוגיות”, מציין פרופ’ קינן. “העניין הגובר במערכות חישוב ביו-מולקולריות נובע מיכולתן לקיים מימשק ישיר עם מערכות ביולוגיות ואפילו עם יצורים חיים. לשם כך לא נדרש כל גורם מתווך מכיוון שכל הרכיבים במערכות החישוב המולקולריות, כולל חומרה, תוכנה, קלט ופלט, הם מולקולות ביולוגיות, שניתן לתכנת את יחסי הגומלין ביניהן. לדוגמה – באחרונה פיתחנו מכונת חישוב ביולוגית, המורכבת כולה ממולקולות דנ”א ואנזימים, אשר תוצאות החישוב שלה הן תופעות ביולוגית”.