Tým vědců pod vedením výzkumníků z Caltech University dokázal udělat malý, ale významný krok ve vývoji volně programovatelných chemických počítačů. Jako základní výpočetní prvky v takových systémech se používají soubory DNA, které mají ze své přirozené podstaty schopnost samoorganizace a růstu. Vše, co je potřeba pro fungování počítačových systémů založených na DNA, je teplá, brakická voda, růstový algoritmus zakódovaný v DNA a základní sada sekvencí DNA.
Až dosud se „výpočet“ s DNA prováděl výhradně pomocí jediné sekvence. Současné metody nebyly vhodné pro libovolné výpočty. Vědcům z Caltechu se podařilo toto omezení překonat a představili technologii, která dokáže provádět libovolné algoritmy pomocí jedné základní sady podmíněně logických prvků DNA a vzorku 355 základních sekvencí DNA odpovědných za „výpočetní“ algoritmus – analogu počítačových instrukcí. Do solného roztoku se zavede logické „semínko“ a soubor „instrukcí“, poté začne výpočet – sestavování sekvence.
Základním prvkem neboli „semenem“ je DNA záhyb (DNA origami) – nanotrubička 150 nm dlouhá a 20 nm v průměru. Struktura „seed“ zůstává prakticky nezměněna bez ohledu na algoritmus, který bude vypočítán. Periferie „semínka“ je tvořena tak, že na jejím konci začíná sestavování sekvencí DNA. Je známo, že rostoucí řetězec DNA je sestaven ze sekvencí, které odpovídají navrhovaným sekvencím v molekulární struktuře a chemickém složení, a ne náhodně. Vzhledem k tomu, že periferie „semínka“ je reprezentována ve formě šesti podmíněných bran, kde každá brána má dva vstupy a dva výstupy, růst DNA se začíná řídit danou logikou (algoritmem), který, jak bylo uvedeno výše, je reprezentován daná sada sekvencí DNA o 355 základních umístěných v možnostech řešení.
Během experimentů vědci ukázali možnost provedení 21 algoritmů, včetně počítání od 0 do 63, výběru vůdce, určení dělení třemi a dalších, i když vše není omezeno na tyto algoritmy. Proces výpočtu postupuje krok za krokem, jak vlákna DNA rostou na všech šesti výstupech „semínka“. Tento proces může trvat jeden až dva dny. Výroba „semínka“ trvá výrazně méně času - od hodiny do dvou. Výsledek výpočtů můžete vidět na vlastní oči pod elektronovým mikroskopem. Zkumavka se rozvine do pásku a na pásku se v místech každé hodnoty „1“ na sekvenci DNA připojí molekula proteinu viditelná pod mikroskopem. Nuly nejsou mikroskopem viditelné.
Technologie samozřejmě v prezentované podobě zdaleka neprovádí plnohodnotné výpočty. Zatím je to jako čtení kazety z dálnopisu, natažené na dva dny. Technologie však funguje a ponechává dostatek prostoru pro zlepšení. Ukázalo se, jakým směrem se můžeme ubírat a co je třeba udělat pro přiblížení chemických počítačů.
Zdroj: 3dnews.ru