Rühm teadlasi eesotsas California Tehnoloogiainstituudi teadlastega suutis teha väikese, kuid olulise sammu suvaliselt programmeeritavate keemiaarvutite arendamisel. Põhiliste arvutuselementidena sellistes süsteemides kasutatakse DNA komplekte, millel on oma olemuselt võime iseorganiseeruda ja kasvada. DNA-põhiste arvutussüsteemide käitamiseks on vaja ainult sooja riimvett, DNA-ga kodeeritud kasvualgoritmi ja põhilisi standardseid DNA järjestuste komplekte.
Seni on DNA-ga "arvutused" tehtud rangelt, kasutades ühte järjestust. Suvaliste arvutuste tegemiseks olemasolevad meetodid ei sobinud. Caltechi (Caltech) teadlased suutsid sellest piirangust üle saada ja esitlesid tehnoloogiat, mis suudab käivitada suvalisi algoritme, kasutades ühte tinglikult loogiliste DNA elementide põhikomplekti ja 355 põhilise DNA järjestuse näidist, mis vastutavad "arvutusalgoritmi" eest - analoogselt arvutijuhistega. . Soolalahusesse sisestatakse loogiline "seeme" ja "juhiste" komplekt, mille järel algab arvutus - jada kokkupanek.
Põhielement ehk "seeme" on DNA volt (origami DNA) – see on 150 nm pikkune ja 20 nm läbimõõduga nanotoru. "Seemne" struktuur jääb peaaegu muutumatuks sõltumata arvutatavast algoritmist. "Seemne" perifeeria on moodustatud nii, et DNA järjestuste kokkupanek algab selle lõpust. Kasvav DNA ahel on teadaolevalt kokku pandud järjestustest, mis vastavad kavandatud järjestustele molekulaarstruktuuri ja keemilise koostise poolest, mitte juhuslikult. Kuna "seemne" perifeeria on esitatud kuue tingimusliku klapi kujul, kus igal klapil on kaks sisendit ja kaks väljundit, hakkab DNA kasv alluma etteantud loogikale (algoritmile), mida, nagu eespool mainitud, esindab antud DNA järjestuste komplekt, mis on paigutatud 355 põhivalikuga lahusesse.
Teadlased on katsete käigus näidanud võimalust teostada 21 algoritmi, sealhulgas loendamine 0-st 63-ni, liidri valimine, kolmega jagamise määramine ja muud, kuigi kõik ei piirdu nende algoritmidega. Arvutusprotsess kulgeb samm-sammult, kuna DNA ahelad kasvavad "seemne" kõigis kuues väljalaskeavas. See protsess võib kesta üks kuni kaks päeva. "Seemne" tegemiseks kulub oluliselt vähem aega – tunnist kaheni. Arvutuste tulemust saab elektronmikroskoobi all oma silmaga näha. Toru volditakse lahti lindiks ja lindile kinnitatakse DNA järjestuse iga "1" väärtuse kohta mikroskoobi all nähtav valgumolekul. Nullid pole mikroskoobi all nähtavad.
Muidugi pole tehnoloogia esitatud kujul kaugeltki täisväärtuslike arvutuste tegemisest. Siiani näeb see välja nagu kahe päeva peale venitatud lindi lugemine teletaipist. Tehnoloogia aga töötab ja jätab palju arenguruumi. Sai selgeks, mis suunas liikuda saab ja mida tuleb teha, et keemiaarvuteid lähemale tuua.
Allikas: 3dnews.ru