24 Â

WIAT

N

AUKI

Luty 1999

wo∏anej przez czynniki biologiczne. Far-
by stale ulegajà Êcieraniu, a ciàg∏e do-
dawanie do wody olbrzymich iloÊci
biocydów jest drogie i mo˝e byç niebez-
pieczne w przypadku ich przedostania
si´ do Êrodowiska. W du˝ym stopniu
pomocne by∏oby zastosowanie bardziej
wytrzyma∏ych metali (np. zastàpienie
˝elaza stalà nierdzewnà), ale rozwiàza-
nie takie cz´sto jest zbyt kosztowne. Dla-
czego wi´c po prostu nie rozprawiç si´
z bakteriami odpowiedzialnymi za
przyspieszanie korozji?

Podobnà do p∏ytki naz´bnej pow∏o-

k´ bakteryjn´ (tzw. biofilm), powstajà-
cà we wn´trzu metalowych rur, tworzà
bakterie tlenowe, które nie czynià jed-
nak wielkich szkód. „Prawdziwymi
z∏oczyƒcami sà bakterie redukujàce siar-
czany” – t∏umaczy David C. White, zaj-
mujàcy si´ ekologià mikroorganizmów
w University of Tennessee. Te nienawi-
dzàce tlenu drobnoustroje rozwijajà si´
tam, gdzie pow∏oka bakteryjna styka
si´ z metalem. W wyniku przeprowa-
dzanych przez te mikroorganizmy
reakcji metabolicznych atomy metalu
tracà elektrony i przechodzà do roz-
tworu. To ich „rozpuszczanie si´” po-
woduje powstanie ma∏ych nad˝erek,
które mogà si´ powi´kszaç, tworzàc
p´kni´cia, co zazwyczaj koƒczy si´
uszkodzeniem rury.

„Poczàtkowo zamierzaliÊmy wpro-

wadziç do rur pierwotniaki, które mia∏y
zjesç bakterie redukujàce siarczany” –

wyjaÊnia Thomas K. Wood, biochemik
w University of Connecticut. Zarówno
on, jak i James C. Earthman z Universi-
ty of California w Irvine pierwsi wpa-
dli na pomys∏ wykorzystania „do-
broczynnych” mikroorganizmów do
ochrony rur. Ci dwaj badacze wymyÊli-
li potem jeszcze bardziej obiecujàcà stra-
tegi´ – uzyskanie takich bakterii tleno-
wych, które wydziela∏yby peptyd
zabójczy dla ich redukujàcych siarczany
towarzyszy. „Naszym celem jest wsta-
wienie genu (kodujàcego ten peptyd)
do bakterii, która jest ju˝ «zadomowio-
na» w rurach” – twierdzi Wood. Pozwo-
li to bioin˝ynierom pobraç mikroor-
ganizmy nale˝àce do jakiegokolwiek
nieszkodliwego szczepu ˝yjàcego we-
wnàtrz danego urzàdzenia przemys∏o-
wego, zmodyfikowaç je, a nast´pnie
wpuÊciç tam z powrotem, aby mog∏y
zabiç niszczycielskie bakterie reduku-
jàce siarczany.

„Kuracja jogurtowa dla ch∏odni ko-

minowej? By∏oby wspaniale, gdyby
uda∏o im si´ to zrobiç” – zauwa˝a
White, nawiàzujàc do powszechnie sto-
sowanego domowego sposobu lecze-
nia, polegajàcego na zastàpieniu pato-
gennych mikroorganizmów dobro-
czynnymi bakteriami znajdujàcymi
si´ w jogurcie. Chocia˝ sposób ten zo-
sta∏ opatentowany w maju ub. r. bada-
cze sà wcià˝ jeszcze dalecy od wykaza-
nia, ˝e metoda ta rzeczywiÊcie si´
sprawdza. „PrzetestowaliÊmy jà tylko

w warunkach laboratoryjnych” – przy-
znaje Earthman. Ale z pomocà s∏u˝b
technicznych z jego kampusu zmonto-
wa∏ ostatnio uk∏ad, w którym faktycznie
mo˝na sprawdziç wp∏yw zmodyfiko-
wanych genetycznie bakterii na rury
z zimnà wodà.

Testowane rury zosta∏y od∏àczone od

g∏ównego obiegu, tak wi´c Earthman
nie musia∏ borykaç si´ z prawnymi ure-
gulowaniami, które trzeba spe∏niç, by
wypuÊciç do Êrodowiska zmienione me-
todami in˝ynierii genetycznej bakterie.
Jednak zarówno on, jak i inni badacze
lansujàcy to rozwiàzanie sà Êwiadomi,
˝e wkrótce przyjdzie im zmierzyç si´ i
z tym problemem.

Nawet jeÊli prawodawcy zajmujàcy

si´ sprawami ochrony Êrodowiska po-
zwolà, by tak zmodyfikowane mikro-
organizmy wykorzystano w urzàdze-
niach przemys∏owych, nie mamy
gwarancji, ˝e bakterie ju˝ w nich ˝yjàce
pozwolà zadomowiç si´ tam przyby-
szom. Organizmy poddane manipula-
cjom genetycznym mog∏yby okazaç si´
znacznie gorzej przystosowane ni˝ te
„dzikie” i bardzo szybko wyginàç.
Badacze zdajà sobie spraw´, ˝e wspó∏-
zawodnictwo mi´dzy bakteriami mo-
˝e byç problemem nie do rozwiàza-
nia. Niemniej jednak sà optymistami.
Wood stwierdza: „Wcià˝ uwa˝amy, ˝e
nasze przedsi´wzi´cie ma du˝e szanse
powodzenia”.

David Schneider

Chaotyczne rachunki

W sercu nowego

komputera kryje si´

nieprzewidywalnoÊç przyrody

W

idomym znakiem, ˝e jakaÊ
dziedzina wiedzy osiàgn´∏a
wiek dojrza∏y, jest fakt, i˝ ofe-

ruje Êwiatu nowy typ komputera. Ma-
szyna ró˝nicowa na mosi´˝nych kó∏kach
z´batych Charlesa Babbage’a by∏a ukoro-
nowaniem XIX-wiecznej mechaniki, lam-
py elektronowe komputera ENIAC –
jawnym dowodem s∏usznoÊci fizyki ato-
mowej, a obwody scalone – triumfem
wczesnej fizyki materia∏owej. Niedaw-
no genetycy zmusili DNA do rozwiàzy-
wania zadaƒ matematycznych, a fizycy
zbudowali prosty komputer kwantowy.

Wydaje si´ natomiast, ˝e teoria chaosu

– debiutantka w latach osiemdziesià-
tych – jest ju˝ doros∏a. We wrzeÊniu Wil-
liam L. Ditto z Georgia Institute of Tech-

nology i Sudeshna Sinha z Instytutu
Nauk Matematycznych w Madrasie w In-
diach opublikowali pierwsze plany kom-
putera opartego na chaosie. To nowe
urzàdzenie b´dzie wykorzystywaç w∏a-
Ênie owe niestabilnoÊci, które w innych
komputerach starannie si´ eliminuje.

Jak na razie dzia∏anie nowego kom-

putera tylko symulowano matematycz-
nie; zbudowanie prototypu zajmie par´
miesi´cy. Jednak wedle s∏ów badacza
chaosu Daniela J. Gauthiera z Duke
University projekt jest „bardzo intere-
sujàcy”. Wyniki badaƒ symulacyjnych
wskazujà, ˝e „chaotyczny” komputer
b´dzie potrafi∏ dodawaç i mno˝yç licz-
by, wykonywaç operacje logiczne, a na-
wet bardziej skomplikowane rachunki,
na przyk∏ad znajdowanie najmniejszej
wspólnej wielokrotnoÊci kilku liczb. Wy-
starczy to, wed∏ug Ditto, do stworzenia
uniwersalnego komputera. Komputery
kwantowe i oparte na DNA, jak si´ wy-
daje, radzà sobie tylko z pewnymi dzie-
dzinami, na przyk∏ad ∏amaniem szy-
frów czy algebrà zespolonà; komputery

chaotyczne mogà robiç wszystko to, co
dzisiejsze maszyny, a nawet wi´cej. Czy
b´dà w tym lepsze – nie wiadomo. „Le-
piej znaczy szybciej lub taniej, a pó∏prze-
wodniki majà za sobà d∏ugi okres roz-
woju” – podkreÊla Gauthier. Pewne jest
jednak, ˝e urzàdzenia oparte na chaosie
b´dà inne ni˝ wczeÊniejsze.

Pojawià si´ pod ró˝nymi postaciami.

Pierwsze maszyny b´dà zapewne wy-
korzystywaç lasery lub elektroniczne
uk∏ady analogowe. W zasadzie da si´ je
zbudowaç, jak podkreÊla Ditto, z dowol-
nych uk∏adów, które mogà pracowaç
w modzie chaotycznym; chaos to nie
przypadkowe zachowanie, chodzi tu
o cykliczne przebiegi, bardzo czu∏e na
najmniejsze zmiany warunków poczàt-
kowych, co powoduje, ˝e nie mo˝na ich
na d∏u˝szà met´ przewidzieç. Teoretycz-
nie „procesory” te mog∏yby byç tak pro-
ste jak, dajmy na to, kapiàcy kran.

Zbudowaç komputer z kapiàcego

kranu? To ∏atwiejsze ni˝ si´ wydaje i do-
brze ilustruje zasad´ dzia∏ania chaotycz-
nego komputera. Gdy cieknàcy kran jest

INFORMATYKA

bardzo s∏abo zakr´cony, krople kapià
z niego chaotycznie w tempie w du˝ej
mierze zale˝nym od ciÊnienia wody
w sieci wodociàgowej. Z lepiej dokr´-
conego kranu krople kapià w regular-
nym rytmie. Tak wi´c kurek steruje nie
tylko iloÊcià wyp∏ywajàcej wody, ale
tak˝e tym, czy przep∏yw jest regularny,
czy chaotyczny.

Dodawanie trzech liczb – x, y, z –

mo˝na po prostu zrealizowaç za pomo-
cà trzech kranów, kapiàcych odpowied-
nio x, y lub z kropel w ciàgu minuty,

pod które podstawiamy lejek i mierzy-
my, ile wody wyp∏ynie przez minut´.
Operacje logiczne sà tylko odrobin´
trudniejsze. Trik polega na takim usta-
wieniu kurka, aby woda kapa∏a z cz´-
stoÊcià dok∏adnie jednej kropli na mi-
nut´, ale gdy do rurki doprowadzajàcej
dodamy choç jednà kropl´ – przesta-
wa∏a kapaç. Prawie wszystkie systemy
chaotyczne majà takie punkty krytycz-
ne i dzi´ki teorii chaosu daje si´ je ∏a-
two znaleêç. Mo˝emy wi´c programo-
waç „hydraulicznie”, umieszczajàc na

Êcianie uk∏ad kranów, tak aby kapanie z
górnych sterowa∏o kapaniem z kranów
dolnych.

Rzecz jasna, Ditto i jego wspó∏pra-

cownicy majà zamiar pos∏u˝yç si´ uk∏a-
dami, które sà znacznie szybsze –
nowoczesnych laserów wysy∏ajàcych
femtosekundowe pulsy Êwiat∏a, których
biliony mieszczà si´ z ∏atwoÊcià w jed-
nej sekundzie.

„Sprz´gajàc lasery ze sobà, tak aby

Êwiat∏o z jednego wnika∏o cz´Êciowo do
nast´pnych, b´dziemy mogli wyko-
nywaç miliardy lub nawet biliony ope-
racji na sekund´ – mówi lekko oszo∏o-
miony tymi perspektywami Ditto. –
Pracujemy tak˝e nad krzemowymi
uk∏adami scalonymi do sterowania ˝y-
wymi neuronami, które tak˝e zachowu-
jà si´ chaotycznie – dodaje. Sieç takich
cyberkomórek b´dzie potrafi∏a praco-
waç nad wieloma ró˝nymi cz´Êciami
jednego zadania jednoczeÊnie. – To na-
prawd´ nowy paradygmat w dziedzi-
nie komputerów.”

Nowe paradygmaty proponowano

w informatyce zbyt cz´sto i zbyt po-
chopnie. Ale skoro teoria chaosu z naiw-
nej koncepcji przeobrazi∏a si´ w dojrza-
∏à nauk´, mo˝e warto dok∏adnie
przemyÊleç perspektywy komputerów
chaotycznych.

W. Wayt Gibbs

ZAKR¢CONY

ZAKR¢CONY

ODKR¢CONY

ODKR¢CONY

ZAKR¢CONY

NIE CIEKNIE

b

a

c

JEDNA KROPLA
NA SEKUND¢

CIEKNÑCE KRANY mogà wykonywaç obliczenia,

wykorzystujàc chaos. Kran zakr´cony tak, ˝e wyp∏ywa z niego

jedna kropla na sekund´, dzia∏a podobnie do bramki NOR (a).

Dodatkowa kropla wody w ka˝dej z rur doprowadzajàcych

mo˝e tak zmieniç ciÊnienie wywierane na zawór,

˝e przep∏yw ustanie ca∏kowicie (b). Bramki NOR

mo˝na ze sobà ∏àczyç (c) w celu wykonania operacji logicznych.

LAURIE GRACE

R O K N A U K I W T Y D Z I E ¡

PP∏∏aattnnee pprrzzyy ooddbbiioorrzzee.. KKoosszztt pprrzzeessyy∏∏kkii ((1155 zz∏∏ –– kkuurrssyy,, 2200 zz∏∏ –– uurrzzààddzzeenniiee zz kkuurrssaam

mii)) ppoonnoossii

ooddbbiioorrccaa.. UUrrzzààddzzeenniiaa SSIITTAA ppoossiiaaddaajjàà 1122--m

miieessii´´cczznnàà ggw

waarraannccjj´´.. DDllaa ddoobbrraa nnaasszzyycchh kklliieenn--

ttóów

w iissttnniieejjee m

moo˝˝lliiw

wooÊÊçç zzw

wrroottuu uurrzzààddzzeenniiaa oorraazz kkuurrssóów

w ddoossttaarrcczzoonnyycchh w

wyyssyy∏∏kkoow

woo w

w cciiàà--

gguu 1144 ddnnii.. UUrrzzààddzzeenniiee pprroossiim

myy zzaattrrzzyym

maaçç ttyyllkkoo w

w pprrzzyyppaaddkkuu,, ggddyy jjeesstteeÊÊcciiee PPaaƒƒssttw

woo w

w zzuu--

ppee∏∏nnooÊÊccii pprrzzeekkoonnaannii oo jjeeggoo sskkuutteecczznnooÊÊccii.. W

W pprrzzyyppaaddkkuu rreezzyyggnnaaccjjii pprroossiim

myy oo ooddeess∏∏aanniiee

zzaakkuuppiioonneeggoo ttoow

waarruu ii ppooddaanniiee nnuum

meerruu kkoonnttaa,, nnaa kkttóórree ooddeeÊÊlleem

myy ppiieenniiààddzzee.. CCeennyy w

waa˝˝nnee

ddoo m

moom

meennttuu uukkaazzaanniiaa ssii´´ nnoow

weeggoo cceennnniikkaa.. CCeennyy zzaaw

wiieerraajjàà ppooddaatteekk VVAATT..

0011--002222 W

Waarrsszzaaw

waa,, u

ull.. B

Beellllo

ottttiieeg

go

o 33

tteell.. 883388 7755 5566,, 663366 9900 9911,, ffaaxx 883388 9911 8844

* Ja, ni˝ej podpisany, jestem p∏atnikiem podatku VAT

i wyra˝am zgod´ na wystawienie faktury VAT bez mojego podpisu

imi´, nazwisko, firma

NIP

ulica

kod miasto

tel.

potwierdzam zamówienie na sum´:

,

z∏

data

podpis

Âwiat Nauki 2/99

ZAMAWIAM: (zaznaczajàc )

urzàdzenie Relax Master 784,00 z∏
angielski podstawowy

240,00 z∏

niemiecki podstawowy

240,00 z∏

prosz´ tylko o bezp∏atnà pe∏nà informacj´

PROSZ¢ O:

rach. uproszczony
faktur´ VAT*

TAK,

chc´ szybko nauczyç si´ j´zyka

✘

prof. Rainer Dieterich potwierdza:

1138 s∏ów i zwrotów w ciàgu tygodnia

www.sita.pl

✃

prof. Rainer Dieterich potwierdza:

1138 s∏ów i zwrotów w ciàgu tygodnia

Przychodzi Marsjanin, Sulkanin i Ziemianin do pubu, siadajà przy barze. Mówi Marsjanin:
– Nasi naukowcy wymyÊlili rewelacyjnà metod´ uczenia z wykorzystaniem neutrotinów.

W ciàgu godziny opanowa∏em j´zyk galaktyczny.

Na co obrusza si´ Sulkanin:
– E, tam! Ja przy∏àczy∏em swój mózg do komputera i nastàpi∏a bezpoÊrednia transmisja

wiedzy do mózgu. Ju˝ po minucie mówi∏em po galaktycznemu!

Kosmici spojrzeli na Ziemianina, a ten odpr´˝onym, pewnym siebie g∏osem mówi:
– A ja przez tydzieƒ relaksowa∏em si´...
– I co? I co?
– W ciàgu tygodnia w stanie G∏´bokiego Relaksu przyswoi∏em sobie galaktyczny, w którym

teraz z wami rozmawiam.

– ?!
– Ale co tam j´zyk. Nareszcie jestem zrelaksowany!

TEKST

REKLAMOWY