டி.என்.ஏ. கணினிகள் எவ்வாறு பணிபுரியும் ?(TC)

டி.என்.ஏ. கணினிகள் எவ்வாறு பணிபுரியும் ?(TC)

டாக்டர் இரா விஜயராகவன் பிடெக் எம்ஐஇ எம்ஏ எம்எட் பிஎச்டி





நாளொரு மேனியும் பொழுதொரு வண்ணமுமாக நுண்செயலிகளின் (microprocessors) விரைவுத்தன்மை வளர்ந்து கொண்டே போகிறது; அதற்கேற்ப சில்லுத் (chip) தயாரிப்பாளர்கள் போட்டிபோட்டுக் கொண்டு சில்லுகளைத் தயாரித்து வருகின்றனர். தற்போது சில்லுத் தயாரிப்புக்குச் சிலிகானைப் (silicon) பயன்படுத்துவோர், கணினி வேகத்தைக் கூட்டுவதற்கு விரைவில் வேறு பொருளைப் பயன்படுத்தவேண்டிய நிலைக்குத் தள்ளப்பட்டுள்ளனர். இந்த அடுத்த தலைமுறை நுண்செயலிகளை உருவாக்குவதற்குத் தேவையான பொருள் வேறெங்குமில்லை; ஆயிரமாயிரம் மீக்கணினிகளின் (super computers) விரைவுத்தன்மைக்கு இணையான ஆற்றல் கொண்ட நுண்செயலிச் சில்லுகள், மனித உடல் உட்பட வாழும் உயிரினங்களின் உடலிலேயே அடங்கியுள்ளன. நமது மரபணுக்களை (genes) உற்பத்தி செய்வதற்குக் காரணமான டி.என்.ஏ. (Deoxyribonucleic acid – DNA) மூலக்கூறுகளில், உலகின் மிக விரைவான மீக்கணினிகளின் செயல்பாட்டைப் போல் பன்மடங்கு விரைவுத் தன்மையுடன் செயல்படும் ஆற்றல் அடங்கியுள்ளது. டி.என்.ஏ.வினால் உருவாக்கப்படும் கணினிச் சில்லுகளை, சிக்கலான கணக்கீடுகளைச் செய்ய ஏற்கனவே பயன்படுத்தத் துவங்கிவிட்டனர். தற்போதைய கணினிகளில் உயர்ந்த அளவாகச் சேமிக்கப்படும் தரவுகளைப் (data) போல் பல கோடி மடங்கு தரவுகளைச் சேமிக்கும் டி.என்.ஏ. கணினிகள் உருவாக இருக்கின்றன. வருகின்ற பத்தாண்டுகளில், மரபணுப் பொருளைக் கொண்டு தயாரிக்கப்படவுள்ள கனினிகள், தற்போதைய சிலிகான் கணினிகளைப் புறந்தள்ளிவிடும் என்பது உண்மை.


வளர்ந்துவரும் தொழில்நுட்பம்

டி.என்.ஏ. கனினிகள் தற்போது சந்தைக்கு வரவில்லை என்பது உண்மையே; இதன் தொழில்நுட்பம் இப்போதுதான் வளர்ந்து வருகிறது; இத்தொழில்நுட்பத்திற்கு வயது பத்தாண்டு கூட ஆகவில்லை. 1994 ஆம் ஆண்டு லியோனார்ட் அடெல்மன் (Leonard Adelman) டி.என்.ஏ.வைக் கொண்டு சிக்கலான கணக்குகளுக்கு விடை காணும் கோட்பாட்டை அறிமுகப்படுத்தினார். தெற்கு கலிஃபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில் கணினி அறிவியல் வல்லுநராகப் பணியாற்றும் அடெல்மன் அவர்கள், ஜேம்ஸ் வாட்சன் (James Watson) எழுதிய 'மரபணுவின் மூலக்கூறு உயிரியல் (Molecular Biology of the Gene) ' என்ற நூலைப் படிக்க நேர்ந்தது. அந்நூலைக் கற்றபின் டி.என்.ஏ.வுக்கு கணக்கிடும் ஆற்றல் உண்டு என்ற முடிவுக்கு வந்தார். உண்மையில் கணினியின் வன்வட்டு இயக்கி (Hard drive) போன்றே டி.என்.ஏ. வும் நமது மரபணுக்களைப் பற்றிய தகவல்களைச் சேமித்து வைக்கும் ஆற்றல் கொண்டதாகும்.



விற்பனையாளர் பயணப் பிரச்சினை (Traveling Salesman Problem)

அடெல்மன் அவர்கள்தான் டி.என்.ஏ. கணினியின் தந்தை என அழைக்கப்படுகிறார். 1994 ஆம் ஆண்டு அறிவியல் இதழில், ஒரு கணக்கீட்டுப் பிரச்சினையைத் தீர்க்க டி.என்.ஏ. கனினியை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என அவர் ஒரு கட்டுரை எழுதி இருந்தார். அப்பிரச்சினை விற்பனையாளர் பயணப் பிரச்சினை என்பதாகும். இப்பிரச்சினையின் நோக்கம் என்னவென்றால் பல நகரங்களில் பயணம் செய்ய வேண்டிய ஒருவர் எவ்வளவு குறைவாகப் பயணம் செய்து எல்லா நகரங்களுக்கும் ஒரு முறை சென்றுவர இயலும் என்பதைக் கண்டறிவதாகும். நகரங்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாக அதிகமாக பிரச்சினையின் சிக்கலும் அதிகமாகும். அடெல்மன் ஏழு நகரங்களுக்கிடையே பயணம் செய்வதற்கான குறைந்த அளவு தூரத்தைக் கணக்கிடுவதற்கு முயன்றார்.


இக்கணக்கீட்டில் அடெல்மன் பெற்ற வெற்றி, டி.என்.ஏ. கணினியைச் சிக்கலான கணக்கீடுகளுக்குப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதை நிரூபித்தது. ஆனால் அவரது டி.என்.ஏ. கணினியின் விரைவுத்தன்மை சிலிகான் கணினியின் வேகத்தோடு போட்டியிட இயலவில்லை என்பது உண்மையே. மேலும் அந்த டி.என்.ஏ. கணினிக்கு மனித உதவியும் தேவைப்பட்டது; தானியங்கியாகப் பணியாற்ற இயலவில்லை. மனித உதவியின்றி தனித்தியங்கக்கூடிய ஆற்றலுடன் டி.என்.ஏ. கணினியினை வடிவமைக்க வேண்டியிருந்தது.


ஏரண வாயில்கள் (Logic gates)

அடெல்மனின் ஆய்வு நடைபெற்ற மூன்றாண்டுகளுக்குப்பின் ரோசெஸ்டர் பல்கலைக்கழக (University of Rochester) ஆய்வாளர்கள் டி.என்.ஏ.வினாலான ஏரண வாயிலகளை உருவாக்கினர். நாம் ஆணையிடும் செயல்களைக் கணினி நிரைவேற்றுவதற்கு ஏரண வாயில்கள் இன்றியமையாதவை. இவ்வாயில்களே இருமக் குறியீடுகளைத் (binary codes) தொடர் சமிக்கைகளாக (signals) மாற்றிக் கணினியில் செயற்பாடுகளை நிறைவேற்றப் பயன்படுபவை. தற்போதைய கணினிகளில் சிலிகான் டிரான்சிஸ்டரிலிருந்து வரும் உள்ளீட்டு (input) சமிக்கைகளை வெளியீட்டு (output) சமிக்கைகளாக மாற்றிச் சிக்கலான செயற்பாடுகளைச் செய்யும் பணியை ஏரண வாயில்கள் மேற்கொள்கின்றன. டி.என்.ஏ. ஏரண வாயில்கள் ஏரணச் செயற்பாடுகளை, மின்சமிக்கைகள் மூலம் செய்வதற்குப் பதிலாக, டி.என்.ஏ. குறியீடுகள் வழி செய்ய முற்படுகின்றன. உள்ளீடாக (input) இடப்பெறும் மரபணுப் பொருளின் துண்டுகளை இணைத்துப் பின் வெளியீடாகத் (output) தர அவை உதவுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக உம்மை வாயில் (And gate) எனும் மரபணு வாயில் இரண்டு டி.என்.ஏ. உள்ளீடுகளை வேதியியல் முறைப்படி இணைக்கின்றது. இந்த ஏரண வாயில்கள் டி.என்.ஏ. நுண்சில்லுகள் (microchips) வழி இணைக்கப்பெற்று டி.என்.ஏ. கணினி உருவாகும் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர். டி.என்.ஏ. கணினியின் உறுப்புகளான ஏரண வாயில்கள் மற்றும் உயிரிச் சில்லுகள் (biochips) ஆகியவை உருவாகிச் செயல்முறைக்கு வர ஆண்டுகள் பல ஆகலாம். ஆனால் அத்தகையதோர் கணினி உருவானால், அது தற்போதைய கணினிகளைவிட மிகவும் கையடக்கமாகவும், துல்லியமான தாகவும், திறன் மிக்கதாகவும் விளங்குமென்பது மட்டும் உறுதி.

சிலிகானின் தொடர்ச்சி

கணினியின் இதயமாக விளங்கும் சிலிகான் நுண்செயலிகள் (microprocessors) கடந்த நாற்பது ஆண்டுகளாகப் பயன்பாட்டில் இருந்து வருகின்றன. கணினித் தயாரிப்பாளர்கள் நுண்செயலிகளில் மேலும் மேலும் மின்னணுச் சாதனங்களை நிரப்பி வந்தனர். மூர் (Moore) என்பவர் புகழ் பெற்ற இண்டெல் (Intel) நிறுவனத்தை உருவாக்கியவர்; அவரது விதியின்படி ஒவ்வொரு பதினெட்டு மாதங்களிலும் நுண்செயலிகளில் சேர்க்கப்படும் மின்னணுச் சாதனங்கள் இரு மடங்காகப் பெருகுகின்றன. அவரது மேற்கூறிய விதி கணினியின் விரைவுத்தன்மைக்கும், சிற்றளவுக்கும் ஈடு கொடுக்கமுடியாமல் முடிவுக்கு வந்துவிடும் என அறிஞர்கள் கருதுகின்ரனர். அந்நிலையில் டி.என்.ஏ. கணினிகள்தான் கைகொடுத்து உதவும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. சிலிகானுக்குப் பதிலாக டி.என்.ஏ.வைப் பயன்படுத்துவதில் பல்வேறு நன்மைகள் உள்ளன.

* உயிரணுவைக் கொண்ட உயிரினங்கள் (cellular organisms) இருக்கும்வரை டி.என்.ஏ.வுக்குப் பற்றாக்குறை ஏதுமிராது.

* ஏராளமான அளவில் டி.என்.ஏ. கிடைக்கும்போது, அது மலிவானதாகவும் இருக்கும்.

* இப்போது உள்ள நுண்செயலிகள் நச்சுத் தன்மையுடைய (toxic) பொருட்களாலானவை; ஆனால் டி.என்.ஏ. உயிரிச் சில்லுகள் தூய்மையானவை.

* இன்றைய கணினிகளைவிட டி.என்.ஏ. கணினிகள் உருவத்தில் பன்மடங்கு சிறிதாக இருக்கும்; ஆனால் அதே நேரத்தில் பன்மடங்கு அதிகமான தரவுகளை (data) டி.என்.ஏ. கணினிகள் ஏற்றுக்கொண்டு சேமித்து வைக்கும்.

* உலகத்தின் மிகச் சிறந்த ஆற்றல் வாய்ந்த மீக்கணினிகளைவிட, ஒரு சிறு கண்ணீர்த்துளி அளவேயுள்ள டி.என்.ஏ. கணினி அதிக ஆற்றல் உடையதாக விளங்கும். ஒரு கன செ.மீ. அளவுள்ள இடத்தில் 10 டிரில்லியன் (ஒரு டிரில்லியன் என்பது ஒரு லட்சம் கோடிக்குச் சமம்) டி.என்.ஏ. மூலக்கூறுகளை அடக்கலாம்; இதனைக் கொண்டு ஒரே நேரத்தில் 10 டிரில்லியன் கணக்கீடுகளைச் செய்யலாம்.

* இப்போதுள்ள கணினிகள் சங்கிலித் தொடர்போல ஒரு நேரத்தில் ஒரே செயலை மட்டுமே செய்யக்கூடியவை; ஆனால் டி.என்.ஏ. கனினிகள் ஒரே நேரத்தில் பல செயல்களைச் செய்யும் ஆற்றல் கொண்டவையாக விளங்கும். எனவே இப்போதுள்ள கணினிகளைக் கொண்டு நூறு ஆண்டுகளில் செய்யவேண்டிய சிக்கலான கணக்கீடுகளை, டி.என்.ஏ. கணினி வழியே ஒரு சில மணி நேரங்களில் செய்து விடலாம்.


முதலாவதாக வரப்போகும் டி.என்.ஏ. கனினிகளில் சொற்செயலிகள் (word processors), மின் அஞ்சல் போன்ற வசதிகள் இருக்கும் என்று கூற இயலாது. ஆனால் அவற்றின் கணக்கீட்டு வேகத்தைக் கொண்டு அரசாங்கத்திற்குப் புதிராக இருக்கும் ரகசியக் குறியீடுகளை (secret codes) விடுவிக்கலாம்; விமானங்களுக்கு வசதியான, ஆபத்தில்லாத வழித்தடங்களை அமைத்துத் தரலாம்; எல்லாவற்றுக்கும் மேலாக உலகத்தில் எதனாலும் வெற்றி கொள்ள இயலாத கணினியான மனித மூளையைப் பற்றிய புதிர்களை அறிந்து கொள்ளலாம்.

***

டாக்டர் இரா விஜயராகவன் Dr R Vijayaraghavan

பிடெக் எம்ஐஇ எம்ஏ எம்எட் பிஎச்டி BTech MIE MA MEd PhD

மொழிக் கல்வித் துறை (தமிழ்) Dept. of Language Education (Tamil)

வட்டாரக் கல்வியியல் நிறுவனம் Regional Institute of Education

மைசூர் 570006 Mysore 570006


thanks to thinnai.com