Une équipe de scientifiques dirigée par des chercheurs de l’Université Caltech a pu franchir une étape petite mais significative dans le développement d’ordinateurs chimiques librement programmables. Comme éléments informatiques de base dans de tels systèmes, des ensembles d'ADN sont utilisés, qui, de par leur essence naturelle, ont la capacité de s'auto-organiser et de se développer. Tout ce dont les systèmes informatiques basés sur l’ADN ont besoin pour fonctionner, c’est de l’eau chaude et saumâtre, un algorithme de croissance codé dans l’ADN et un ensemble de séquences d’ADN de base.
Jusqu’à présent, le « calcul » avec l’ADN se faisait strictement à l’aide d’une seule séquence. Les méthodes actuelles ne conviennent pas aux calculs arbitraires. Les scientifiques de Caltech ont pu surmonter cette limitation et ont présenté une technologie capable d'exécuter des algorithmes arbitraires en utilisant un ensemble de base d'éléments d'ADN conditionnellement logiques et un échantillon de 355 séquences d'ADN de base responsables de l'algorithme de « calcul » - un analogue des instructions informatiques. Une « graine » logique et un ensemble d’« instructions » sont introduits dans la solution saline, après quoi le calcul commence : l’assemblage de la séquence.
L'élément de base ou « graine » est un pli d'ADN (origami ADN) - un nanotube de 150 nm de long et 20 nm de diamètre. La structure de la « graine » reste pratiquement inchangée quel que soit l’algorithme qui sera calculé. La périphérie de la « graine » est formée de telle manière qu’à sa fin commence l’assemblage des séquences d’ADN. On sait que le brin d’ADN en croissance est assemblé à partir de séquences qui correspondent aux séquences proposées en termes de structure moléculaire et de composition chimique, et non de manière aléatoire. Puisque la périphérie de la « graine » est représentée sous la forme de six portes conditionnelles, où chaque porte a deux entrées et deux sorties, la croissance de l'ADN commence à obéir à une logique (algorithme) donnée qui, comme mentionné ci-dessus, est représentée par un ensemble donné de séquences d'ADN de 355 séquences de base placées dans une option de solution.
Au cours d'expériences, les scientifiques ont montré la possibilité d'exécuter 21 algorithmes, notamment compter de 0 à 63, choisir un leader, déterminer la division par trois et autres, bien que tout ne se limite pas à ces algorithmes. Le processus de calcul se déroule étape par étape, à mesure que les brins d'ADN se développent sur les six sorties de la « graine ». Ce processus peut prendre de un à deux jours. Faire une « graine » prend beaucoup moins de temps - d'une heure à deux. Le résultat des calculs peut être vu de vos propres yeux au microscope électronique. Le tube se déplie en une bande, et sur la bande, aux emplacements de chaque valeur « 1 » sur la séquence d’ADN, est fixée une molécule protéique visible au microscope. Les zéros ne sont pas visibles au microscope.
Bien entendu, sous sa forme présentée, la technologie est loin de permettre des calculs à part entière. Jusqu’à présent, c’est comme lire une cassette sur un télétype, étalée sur deux jours. Cependant, la technologie fonctionne et laisse beaucoup de place à l’amélioration. Il est devenu clair dans quelle direction nous pouvons aller et ce qu'il faut faire pour rapprocher les ordinateurs chimiques.
Source: 3dnews.ru