Et team af forskere ledet af forskere fra Caltech University var i stand til at tage et lille, men betydningsfuldt skridt i udviklingen af frit programmerbare kemiske computere. Som grundlæggende beregningselementer i sådanne systemer bruges sæt af DNA, som ved deres naturlige essens har evnen til selv at organisere og vokse. Alt, der skal til, for at DNA-baserede computersystemer kan fungere, er varmt, brakvand, en vækstalgoritme kodet i DNA og et grundlæggende sæt af DNA-sekvenser.
Indtil nu er "computing" med DNA blevet udført strengt ved hjælp af en enkelt sekvens. De nuværende metoder var ikke egnede til vilkårlige beregninger. Forskere fra Caltech var i stand til at overvinde denne begrænsning og præsenterede en teknologi, der kan udføre vilkårlige algoritmer ved hjælp af et grundlæggende sæt af betinget logiske DNA-elementer og en prøve på 355 grundlæggende DNA-sekvenser, der er ansvarlige for "beregnings"-algoritmen - en analog af computerinstruktioner. Et logisk "frø" og et sæt "instruktioner" introduceres i saltvandsopløsningen, hvorefter beregningen begynder - samlingen af sekvensen.
Det grundlæggende element eller "frø" er en DNA-fold (DNA origami) - et nanorør 150 nm langt og 20 nm i diameter. Strukturen af "frøet" forbliver stort set uændret uanset den algoritme, der vil blive beregnet. Periferien af "frøet" er dannet på en sådan måde, at ved dens slutning begynder samlingen af DNA-sekvenser. Den voksende DNA-streng er kendt for at blive samlet ud fra sekvenser, der matcher de foreslåede sekvenser i molekylær struktur og kemisk sammensætning, og ikke tilfældigt. Da periferien af "frøet" er repræsenteret i form af seks betingede porte, hvor hver port har to indgange og to udgange, begynder væksten af DNA at adlyde en given logik (algoritme), der, som nævnt ovenfor, er repræsenteret af et givet sæt af DNA-sekvenser på 355 grundlæggende sekvenser placeret i en løsningsmuligheder.
Under eksperimenter viste videnskabsmænd muligheden for at udføre 21 algoritmer, herunder at tælle fra 0 til 63, vælge en leder, bestemme division med tre og andre, selvom alt ikke er begrænset til disse algoritmer. Beregningsprocessen fortsætter trin for trin, efterhånden som DNA-strengene vokser på alle seks udgange af "frøet". Denne proces kan tage fra en til to dage. At lave et "frø" tager betydeligt mindre tid - fra en time til to. Resultatet af beregningerne kan ses med egne øjne under et elektronmikroskop. Røret folder sig ud til et bånd, og på båndet, ved placeringerne af hver "1"-værdi på DNA-sekvensen, er et proteinmolekyle, der er synligt under et mikroskop, fastgjort. Nuller er ikke synlige gennem et mikroskop.
Selvfølgelig er teknologien i sin præsenterede form langt fra at udføre fuldgyldige beregninger. Indtil videre er det som at læse et bånd fra en teletype, strakt ud over to dage. Teknologien virker dog og giver masser af plads til forbedringer. Det blev klart, i hvilken retning vi kan bevæge os, og hvad der skal til for at bringe kemiske computere tættere på.
Kilde: 3dnews.ru