c't 2/2020
S. 54
aktuell
Bio-Simulation, Neuronen-Chip, DNA-Speicher

Supercomputer simuliert Photosynthese

Um den Vorgang der Photosynthese verstehen zu lernen, simuliert ein internationales Team ein sogenanntes Chromatophor komplett auf Atomebene. Hierfür ist das Verhalten von 136 Millionen Atomen zu berechnen.

Das 136-Millionen-Atome-Modell des Chromatophors bildet alle Vorgänge der natürlichen Photosynthese physikalisch ab. Bild: University of Illinois / Maffeo

Das Projekt ist darauf ausgerichtet, sämtliche atomaren Wechselwirkungen eines lebenden Systems nachzubilden. Über vier Jahre hat ein internationales Team von Wissenschaftlern das Chromatophor analysiert, eine relativ einfache Funktionseinheit von Sonnenlicht verzehrenden Bakterien. Dabei baute die Gruppe um Dr. Melih Sener und den inzwischen verstorbenen Professor Klaus Schulten an der University of Illinois auf den Arbeiten der beiden auf, die bereits im Vorfeld einige der beteiligten Proteine und Fettkomponenten simuliert hatten.

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Nervenzelle auf einem Chip

Eine künstliche Nervenzelle auf einem Halbleiterchip reagiert auf Impulse mit einem komplexen Antwortverhalten. Bild: University of Bath

Künstliche Neuronen auf Halbleiterchips zeigen dasselbe komplexe Signalverhalten wie ihre natürlichen Vorbilder. Dieser Durchbruch gelang einem Wissenschaftlerteam um Professor Alain Nogaret an der University of Bath gemeinsam mit Kollegen an den Universitäten von Bristol, Zürich und Auckland. „Unsere Methode erlaubt es uns, die individuelle Nervenreaktion auf elektrische Reize bis ins Detail in Gleichungen zu modellieren“, erläutert Nogaret.

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Die DNA der Dinge

Forscher der ETH Zürich haben eine Methode entwickelt, 3D-gedruckte Objekte in Datenspeicher zu verwandeln. Als Speichermedium verwenden sie DNA. Sie ist in Glaskügelchen eingebettet, die während des Drucks hinzugegeben werden und mit dem Filament verschmelzen. So entstand im Versuchslabor bereits ein Kunststoffhäschen, das seine eigene Bauanleitung im Umfang von rund 100 kByte in sich trug. Dieselbe Technik eignet sich dazu, hochwertige Produkte wie zum Beispiel Medikamente-Verpackungen zu kennzeichnen. Da wäre aber noch viel mehr möglich: Der israelische Computerwissenschaftler Yaniv Erlich hat eine Methode gefunden, mit der sich theoretisch bis zu 215.000 Terabyte Daten in einem Gramm DNA speichern lassen. (agr@ct.de)