นักวิจัยไอร์แลนด์สร้างคอมพิวเตอร์ DNA เครื่องแรก ประมวลผลได้โดยไม่ต้องป้อนไฟตลอดเวลา

• 2026-09-30
• เทคโนโลยี
• กองบรรณาธิการ

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Maynooth ในไอร์แลนด์ ประสบความสำเร็จในการพัฒนา "คอมพิวเตอร์ DNA" ที่สามารถประมวลผลได้โดยไม่ต้องมีกระแสไฟฟ้าเลี้ยงระบบตลอดเวลา และถือเป็นเครื่องที่ทำงานได้เร็วที่สุดในบรรดาคอมพิวเตอร์ DNA รุ่นก่อนหน้าทั้งหมดที่เคยมีมา

Damien Woods ผู้นำงานวิจัยนี้ ระบุว่า ที่ผ่านมาคนส่วนใหญ่อาจติดภาพว่าคอมพิวเตอร์ต้องเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบเดิม ๆ ทั้งที่จริงรอบตัวเรายังมีระบบประมวลผลอีกหลายรูปแบบที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้

ปัญหาพลังงานที่ทวีความรุนแรง

ปัจจุบันคอมพิวเตอร์และระบบประมวลผลใช้ไฟฟ้าปริมาณมหาศาล โดยมีการคาดการณ์ว่าภายในปี 2050 ไฟฟ้าถึง 20% ของภาคธุรกิจในสหรัฐฯ จะถูกใช้ไปกับการประมวลผลข้อมูล ขณะที่ดาต้าเซ็นเตอร์เพียงอย่างเดียวจะต้องการไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

ตัวเลขฝั่งยุโรปก็หนักไม่แพ้กัน ในไอร์แลนด์ ไฟฟ้าถึง 23% ของทั้งประเทศถูกใช้ไปกับการประมวลผลและการเก็บข้อมูล จึงทำให้การหาวิธีประมวลผลที่กินไฟน้อยลงกลายเป็นโจทย์ใหญ่ของวงการเทคโนโลยี

ต้นเหตุที่คอมพิวเตอร์กินไฟมาจากทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ ที่ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ไฟตัวจิ๋วคอยสลับเปิด-ปิด ข้อมูลทุกอย่างไม่ว่าจะเป็นรูป เพลง หรือข้อความ ล้วนถูกเก็บในรูปของสถานะเปิดและปิดของสวิตช์เหล่านี้

การทำงานแต่ละครั้งของทรานซิสเตอร์ต้องใช้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย แต่ในระบบมีสวิตช์นับไม่ถ้วนและต้องสลับเปิด-ปิดถึงพันล้านครั้งในหนึ่งวินาที เมื่อสวิตช์จำนวนมหาศาลดึงไฟพร้อมกัน จึงทำให้ระบบคอมพิวเตอร์กินไฟสูงมาก

ใช้ DNA แทนสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

คอมพิวเตอร์ DNA ใช้หลักการที่ต่างออกไป โดย DNA คือสารพันธุกรรมที่มีรหัสเคมี 4 ตัว คือ A, T, C และ G ซึ่งรหัสเหล่านี้จะจับคู่กันแบบตายตัวเสมอ เมื่อสาย DNA ที่มีรหัสตรงกันมาเจอกัน มันจะดูดติดและประกบเข้าคู่กันเองตามธรรมชาติ

นักวิทยาศาสตร์จึงนำรหัสเคมีทั้ง 4 ตัวมาใช้เก็บข้อมูลแทนสถานะเปิด-ปิดของสวิตช์ในคอมพิวเตอร์ปกติ และใช้การจับคู่กันเองตามธรรมชาติของ DNA มาทำหน้าที่ประมวลผลแทนการใช้กระแสไฟฟ้าสลับสวิตช์

แนวคิดนี้ถูกพิสูจน์มาตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 เมื่อ Leonard Adleman นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และศาสตราจารย์ชาวอเมริกัน สามารถใช้สาย DNA ในหลอดทดลองแก้โจทย์คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้สำเร็จ

แต่ข้อจำกัดที่ผ่านมาคือ ระบบคอมพิวเตอร์ DNA ยังไม่สามารถทำงานรวดเดียวจบได้ ยังต้องมีคนคอยเติมสารเคมีหรือปรับแต่งสภาพแวดล้อมอยู่ตลอดเวลา ทำให้การทำงานไม่เสถียรและไม่ได้ช่วยประหยัดพลังงานอย่างที่หวังไว้แต่แรก

ทีมของ Woods จึงใช้เทคนิคที่เรียกว่า DNA Origami หรือการออกแบบให้ DNA พับตัวเองเป็นรูปร่างที่ต้องการ โดยใช้ DNA เส้นยาวเป็นโครงหลัก แล้วเติม DNA เส้นสั้นที่ออกแบบไว้ให้ไปจับกับจุดที่กำหนด จากนั้นนำทั้งหมดไปผสมในน้ำเกลืออุ่น ๆ แล้วปล่อยให้เย็นลง

เมื่ออุณหภูมิลดลง DNA แต่ละชิ้นจะค่อย ๆ ไปจับกับจุดที่เข้าคู่กัน จนรวมกันเป็นโครงสร้างที่มีความเสถียรที่สุด และรูปแบบการจัดเรียงตัวตอนจบที่สมบูรณ์นี้เองที่นักวิทยาศาสตร์นำไปถอดรหัสออกมาเป็นคำตอบของโจทย์ได้ คล้ายกับเวลาที่จิ๊กซอว์ต่อเสร็จ ภาพที่ปรากฏคือคำตอบ

เร็วที่สุดในบรรดาคอมพิวเตอร์ DNA ด้วยกัน

ในการทดสอบ ทีมวิจัยลองให้เครื่องนี้คำนวณโจทย์หลายระดับ เมื่อลองบวกเลขง่าย ๆ อย่าง 3 + 10 ปรากฏว่าใช้เวลาคิดถึง 30 วินาที ซึ่งอาจดูนาน แต่ทีมนักวิจัยระบุว่านั่นไม่ใช่ปัญหา เพราะเป้าหมายไม่ได้อยู่ที่ความเร็ว

พวกเขาไม่ได้สร้างคอมพิวเตอร์ DNA เพื่อแข่งความเร็วกับคอมพิวเตอร์หรือสมาร์ตโฟนที่ใช้กันทุกวันนี้ แต่สิ่งที่ภูมิใจคือ เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ DNA รุ่นก่อน ๆ ทั้งหมด เครื่องของพวกเขาคือรุ่นที่ทำงานได้เร็วที่สุดเท่าที่เคยมีมา

จุดแข็งของคอมพิวเตอร์ DNA คือสามารถคำนวณหลายอย่างไปพร้อมกันได้ เพราะโมเลกุล DNA จำนวนมากในหลอดทดลองเดียวจะทำปฏิกิริยาพร้อมกัน หรือที่เรียกว่าการประมวลผลแบบขนาน และระหว่างที่ DNA กำลังหาคำตอบ ระบบไม่ต้องป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปตลอดเวลา

ปัจจุบันคอมพิวเตอร์ DNA ยังไม่สามารถมาแทนโน้ตบุ๊กหรือมือถือได้ในเร็ว ๆ นี้ เพราะยังช้าและเหมาะกับงานเฉพาะทางมากกว่า แต่สิ่งที่งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นคือ การคำนวณไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าเสมอไป

ในอนาคต DNA อาจถูกนำมาใช้กับงานบางประเภทที่ต้องการทั้งการเก็บข้อมูลจำนวนมากและการคำนวณที่ใช้พลังงานน้อยลง ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางของไทยที่กำลังผลักดันการพัฒนาศูนย์ข้อมูลและโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัล ขณะที่ภาครัฐและเอกชนต้องคำนึงถึงภาระด้านพลังงานที่เพิ่มขึ้นตามมาด้วย