A Caltech Egyetem kutatói által vezetett tudóscsoport apró, de jelentős lépést tudott tenni a szabadon programozható kémiai számítógépek fejlesztésében. Az ilyen rendszerekben alapvető számítási elemekként DNS-készleteket használnak, amelyek természetes esszenciájuknál fogva képesek önszerveződni és növekedni. A DNS-alapú számítástechnikai rendszerek működéséhez csak meleg, sós vízre, egy DNS-ben kódolt növekedési algoritmusra és egy alapvető DNS-szekvenciára van szükség.
Eddig a DNS-sel végzett "számítás" szigorúan egyetlen szekvencia felhasználásával történt. A jelenlegi módszerek nem voltak alkalmasak önkényes számításokra. A Caltech tudósai le tudták lépni ezt a korlátot, és bemutattak egy olyan technológiát, amely tetszőleges algoritmusokat tud végrehajtani egy alapvető feltételesen logikai DNS-elemkészlet és a „számítási” algoritmusért felelős 355 alapvető DNS-szekvenciából álló minta felhasználásával – ez a számítógépes utasítások analógja. Egy logikai „mag” és egy sor „utasítás” kerül a sóoldatba, majd kezdődik a számítás – a sorozat összeállítása.
Az alapelem vagy „mag” egy DNS-redő (DNS origami) – egy 150 nm hosszú és 20 nm átmérőjű nanocső. A „mag” szerkezete gyakorlatilag változatlan marad, függetlenül a kiszámítandó algoritmustól. A „mag” perifériája úgy alakul ki, hogy a végén megkezdődik a DNS-szekvenciák összeállítása. Ismeretes, hogy a növekvő DNS-szál olyan szekvenciákból áll össze, amelyek molekulaszerkezetében és kémiai összetételében megegyeznek a javasolt szekvenciákkal, és nem véletlenszerűen. Mivel a „mag” perifériája hat feltételes kapu formájában van ábrázolva, ahol minden kapunak két bemenete és két kimenete van, a DNS növekedése elkezd engedelmeskedni egy adott logikának (algoritmusnak), amelyet, mint fentebb említettük, a egy adott 355 bázisból álló DNS-szekvenciát tartalmazó halmaz egy megoldási lehetőségekbe elhelyezve.
A kísérletek során a tudósok megmutatták 21 algoritmus végrehajtásának lehetőségét, beleértve a 0-tól 63-ig történő számolást, a vezető kiválasztását, a hárommal való osztás meghatározását és másokat, bár minden nem korlátozódik ezekre az algoritmusokra. A számítási folyamat lépésről lépésre halad, mivel a DNS-szálak a „mag” mind a hat kimenetén nőnek. Ez a folyamat egy-két napig tarthat. A „mag” elkészítése lényegesen kevesebb időt vesz igénybe - egy órától kettőig. A számítások eredménye a saját szemével elektronmikroszkóp alatt látható. A cső szalaggá bontakozik ki, és a szalagon a DNS-szekvencia minden egyes „1”-es értékének helyére egy mikroszkóp alatt látható fehérjemolekulát rögzítünk. A nullák nem láthatók mikroszkóppal.
Természetesen bemutatott formájában a technológia messze van attól, hogy teljes értékű számításokat végezzen. Eddig olyan, mintha egy szalagot olvasnánk a telegépről, két napon át elnyújtva. A technológia azonban működik, és bőven hagy teret a fejlesztésre. Világossá vált, hogy milyen irányba haladhatunk, és mit kell tenni a vegyi számítógépek közelebb hozása érdekében.
Forrás: 3dnews.ru