Диалоги (август 2003 г.)
Шрифт:
Всё это приводит к очень важному рассуждению. Известно, что одна моле-кула может опознавать другую молекулу, это в биологических системах типичная вещь. То есть когда две молекулы сближаются, первый этап здесь тот, что они по-хожи по форме (это то, что носит название «ключик-замочек», принцип Фишера), когда молекула укладывается около другой. На втором этапе происходят отдель-ные химические реакции и получается, что сигнал подан в несколько центров приёмной молекулы.
Теперь зададим себе такой вопрос: что такое распознавание образа? Под распознаванием образа в математике понимается следующая вещь – у вас есть ка-кой-то образ, который в идеале записывается цифрами. Это не всегда так, но близко к этому. Скажем, какой-то спектр можно записать в виде положений ли-ний, их интенсивности и так далее, получить
В математической логике то же самое: скажем, много исходных каких-то положений могут потом привести к одному выводу, так что когда наблюдается этот сигнал, это доказывает, что вся исходная гамма присутствует. Здесь имеется довольно чёткая аналогия.
Оказывается, что молекулы могут решать такие задачи, то есть может по-лучиться так, что происходит несколько химических реакций, затем эти результа-ты приводят к определённым изомерным перестройкам и в конце концов образу-ется такая изомерная структура, которая возникает только тогда, когда, скажем, в четырех местах произошёл вполне определённый набор химических реакций. Вот это – типичный случай распознавания образа. И мы видим, что молекулы дейст-вительно способны решать подобные логические задачи. Обратите внимание, что это уже очень сложные логические задачи, решать которые не так уж просто нау-чить кристаллический компьютер.
Что ещё важно? Что молекула может получить исходную информацию не так, чтобы одновременно пришёл сигнал от всех четырех реакций, а они могут в разное время проходить, и больше того – в разном порядке.
А.Г. Но приведут к тому же результату?
Л.Г. Приведут к тому же результату. Это крайне важно. Видите, как это похоже на то, что делается в живом мире.
Больше того, последовательность таких операций приводит к тому, что молекулы способны решать логические задачи. Я потом к этому перейду, а сейчас я увидел картинку, где показан такой молекулярный приёмно-решающий элемент, который напоминает жизненный процесс. Мы уже показывали систему потенци-альных ям. Там слева изображён приёмный элемент, который принимает внешний сигнал, затем этот внешний сигнал передаётся в реакционный центр, в реакцион-ном центре произошла реакция, продукты этой реакции выведены наружу, и если бы здесь всё закончилось, то элемент сработал бы всего один раз. Но если у вас имеется связь с внешней средой, и вы можете произвести такую реакцию, чтобы восстановить свойство этого элемента, то у вас…
А.Г. Он становится постоянно действующим…
Л.Г. Он будет всё время действовать. По-моему, уже есть такого типа экс-перименты, в которых построены системы, напоминающие фотосинтетические. То есть, они под действием света всё время что-то делают. Обратите внимание, что это опять открытая среда, то есть молекула срабатывает как система, опять очень напоминающая работу живого организма в условиях, в которых он только и может существовать, в условиях открытой среды. Потому что закрытая среда приводит к однократному процессу. Он может быть полезен, так можно записать какую-то информацию, сделать диск какой-то, на котором вы что-то записали, но это однократный процесс. А вот если всё время подпитывать извне, то это может быть непрерывный процесс, напоминающий живой.
На следующей картинке показано, как первый изомер переходит во второй, второй поглощает свет, переходит в какой-то третий. Видно, что третий изомер появится только тогда, когда было поглощение света ?1 и ?2. Такой процесс, когда какой-то результат появляется только тогда, когда есть воздействие номер 1 и воздействие номер 2 – одинаковые оба – это есть то, что носит название логического умножения, то есть молекула решает логическую задачу.
Видите, как много свойств, напоминающих действие живого организма, фактически, заложено в способности молекул преобразовываться под действием внешнего сигнала. В интерпретации этих свойств, мне кажется, я уже могу разой-тись с другими авторами. Сейчас очень много делается работ, связанных с нося-щейся в воздухе идеей молекулярного компьютера. И большинство работ связаны с тем, что пытаются построить молекулярный компьютер по аналогии с
А теперь давайте опять вернёмся к живому организму. Скажем, к человеку. Мы с вами, по-видимому, очень плохо вычисляем.
А.Г. Хуже компьютера, очевидно, да.
Л.Г. Не просто хуже. Я буду говорить про себя, про вас я не буду говорить, вполне реально, что вы это все умеете делать, но если трехзначное число умно-жить на трехзначное, я могу это сделать на бумажке, а в уме не могу.
А.Г. Я тоже.
Л.Г. Вы, скорее всего, тоже. Но возьмите любого дикаря – у него есть только десять пальцев, но он различит след животного, куда оно пошло, ответит вам на вопрос самец это или самка, вес определит и многое другое. А ведь следы – следы все разные, он работает в условиях нечёткой информации и решает очень сложную задачу распознавания. Я однажды прочитал слова, которые мне очень понравилась, и я их очень часто цитирую: любой ребёнок на расстоянии 10 мет-ров легко отличит кошку от собаки, но попробуйте научить это сделать компью-тёр… Во всяком случае, сейчас пока нет таких устройств, и думаю, что вряд ли появятся, тем более если ставить задачу распознавания в любом ракурсе и тому подобное.
Мне кажется, что здесь есть какой-то момент, связанный с молекулярным миром, потому что молекулы, может быть, гораздо лучше будут приспособлены для создания компьютеров, решающих логические задачи – причём, в условиях нечёткой информации – чем кристаллический компьютер.
Возьмём воздействие света на молекулу. Спектральный состав может быть очень разный, сильно различающийся по интенсивности, пусть даже будут одина-ковые длины волн, но очень сильно различающиеся по интенсивности. Можно показать, что такое устройство будет давать один и тот же ответ (типа распозна-вания некоего образа) в условиях гигантского изменения интенсивности отдель-ных спектральных полос.
А.Г. То есть, мы имеем нечёткую информацию на входе и…
Л.Г. Да. Причём заранее можно не задавать этой информации, вы можете действовать разнообразным образом, результат будет один и тот же. Время, кото-рое будет потребно на создание этого сигнала, окажется разным, но результат бу-дет один и тот же.
Если вы возьмёте кристаллический компьютер и начнёте менять напряжение от 220 до 100 вольт – думаю, он просто работать не будет. А вот молекулярное устройство работать будет.
Мне кажется, повторяю, это моё мнение, что интерес к молекулярному ми-ру и построению молекулярных компьютеров должен быть направлен именно на это. То есть на попытки реализовать те специфические возможности, которые, в принципе, заключены в молекулярных системах. Я уже не говорю о том, что можно построить не только двоичный код, но и более серьёзный, потому что вы можете в одном и том же месте, переводя молекулу из одного изомера в другой, записать ноль, один, два, три – можно и больше сделать.
Конечно, сейчас не совсем ясно, во-первых, как это сделать технически. На простых примерах это понятно, но как это сделать технически? Как извлекать эту информацию, что должно быть действующим фактором? Может быть, свет?
А.Г. Напрашивается свет, да.
Л.Г. Напрашивается свет, да. Но как создать конкретный чип, когда у вас будет много молекул и когда будет много мест, где будет излучаться и погло-щаться энергия – сегодня я не берусь обсуждать этот вопрос, я не знаю. Но те ра-боты, которые мы ведём и я веду, они связаны с тем, что мы пытаемся как-то по-нять, как молекулярные системы могут срабатывать как действительно очень сложные логические элементы и каким образом можно построить какую-то слож-ную систему, опираясь на отдельные свойства отдельных частей в сложной моле-куле.