वैज्ञानिकों ने डीएनए को लॉजिक गेट में बदल दिया: रासायनिक कंप्यूटर की ओर एक कदम

कैल्टेक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम स्वतंत्र रूप से प्रोग्राम करने योग्य रासायनिक कंप्यूटर के विकास में एक छोटा लेकिन महत्वपूर्ण कदम उठाने में सक्षम थी। ऐसी प्रणालियों में बुनियादी कम्प्यूटेशनल तत्वों के रूप में, डीएनए के सेट का उपयोग किया जाता है, जो अपने प्राकृतिक सार से स्वयं-व्यवस्थित होने और बढ़ने की क्षमता रखते हैं। डीएनए-आधारित कंप्यूटिंग सिस्टम को काम करने के लिए गर्म, खारे पानी, डीएनए में एन्कोड किया गया एक विकास एल्गोरिदम और डीएनए अनुक्रमों का एक मूल सेट की आवश्यकता होती है।

अब तक, डीएनए के साथ "कंप्यूटिंग" केवल एक अनुक्रम का उपयोग करके ही की जाती रही है। वर्तमान पद्धतियाँ मनमानी गणनाओं के लिए उपयुक्त नहीं थीं। कैलटेक के वैज्ञानिक इस सीमा को पार करने में सक्षम थे और एक ऐसी तकनीक प्रस्तुत की जो सशर्त रूप से तार्किक डीएनए तत्वों के एक मूल सेट और "गणना" एल्गोरिदम के लिए जिम्मेदार 355 बुनियादी डीएनए अनुक्रमों का एक नमूना - कंप्यूटर निर्देशों का एक एनालॉग - का उपयोग करके मनमाना एल्गोरिदम निष्पादित कर सकती है। एक तार्किक "बीज" और "निर्देशों" का एक सेट खारा समाधान में पेश किया जाता है, जिसके बाद गणना शुरू होती है - अनुक्रम की असेंबली।

मूल तत्व या "बीज" एक डीएनए फोल्ड (डीएनए ओरिगामी) है - एक नैनोट्यूब 150 एनएम लंबा और 20 एनएम व्यास। गणना किए जाने वाले एल्गोरिदम की परवाह किए बिना "बीज" की संरचना लगभग अपरिवर्तित रहती है। "बीज" की परिधि इस तरह से बनाई गई है कि इसके अंत में डीएनए अनुक्रमों का संयोजन शुरू होता है। ऐसा माना जाता है कि डीएनए के बढ़ते स्ट्रैंड को उन अनुक्रमों से इकट्ठा किया जाता है जो आणविक संरचना और रासायनिक संरचना में प्रस्तावित अनुक्रमों से मेल खाते हैं, न कि यादृच्छिक रूप से। चूंकि "बीज" की परिधि को छह सशर्त द्वारों के रूप में दर्शाया गया है, जहां प्रत्येक द्वार में दो इनपुट और दो आउटपुट होते हैं, डीएनए की वृद्धि एक दिए गए तर्क (एल्गोरिदम) का पालन करना शुरू कर देती है, जैसा कि ऊपर बताया गया है, द्वारा दर्शाया गया है 355 बुनियादी डीएनए अनुक्रमों का एक दिया गया सेट एक समाधान विकल्प में रखा गया है।

प्रयोगों के दौरान, वैज्ञानिकों ने 21 एल्गोरिदम निष्पादित करने की संभावना दिखाई, जिसमें 0 से 63 तक गिनती, एक नेता चुनना, तीन और अन्य द्वारा विभाजन का निर्धारण करना शामिल है, हालांकि सब कुछ इन एल्गोरिदम तक सीमित नहीं है। गणना प्रक्रिया चरण दर चरण आगे बढ़ती है, क्योंकि डीएनए स्ट्रैंड "बीज" के सभी छह आउटपुट पर बढ़ते हैं। इस प्रक्रिया में एक से दो दिन तक का समय लग सकता है. एक "बीज" बनाने में काफी कम समय लगता है - एक घंटे से लेकर दो घंटे तक। गणना का परिणाम इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत अपनी आंखों से देखा जा सकता है। ट्यूब एक टेप में बदल जाती है, और टेप पर, डीएनए अनुक्रम पर प्रत्येक "1" मान के स्थानों पर, माइक्रोस्कोप के नीचे दिखाई देने वाला एक प्रोटीन अणु जुड़ा होता है। शून्य सूक्ष्मदर्शी से दिखाई नहीं देते।

बेशक, अपने प्रस्तुत स्वरूप में, तकनीक पूर्ण गणना करने से बहुत दूर है। अब तक यह टेलेटाइप से दो दिनों तक फैले टेप को पढ़ने जैसा है। हालाँकि, तकनीक काम करती है और सुधार की काफी गुंजाइश छोड़ती है। यह स्पष्ट हो गया कि हम किस दिशा में आगे बढ़ सकते हैं और रासायनिक कंप्यूटरों को करीब लाने के लिए क्या करने की आवश्यकता है।

स्रोत: 3dnews.ru