Mokslininkų komanda, vadovaujama mokslininkų iš Caltech universiteto, sugebėjo žengti nedidelį, bet reikšmingą žingsnį kuriant laisvai programuojamus cheminius kompiuterius. Kaip pagrindiniai skaičiavimo elementai tokiose sistemose naudojami DNR rinkiniai, kurie pagal savo natūralią esmę turi galimybę savaime organizuotis ir augti. Viskas, ko reikia, kad DNR pagrįstos skaičiavimo sistemos veiktų, yra šiltas, sūrus vanduo, DNR užkoduotas augimo algoritmas ir pagrindinis DNR sekų rinkinys.
Iki šiol „kompiuterija“ su DNR buvo vykdoma griežtai naudojant vieną seką. Dabartiniai metodai nebuvo tinkami savavališkiems skaičiavimams. „Caltech“ mokslininkai sugebėjo įveikti šį apribojimą ir pristatė technologiją, kuri gali vykdyti savavališkus algoritmus, naudojant vieną pagrindinį sąlygiškai loginių DNR elementų rinkinį ir 355 pagrindinių DNR sekų, atsakingų už „skaičiavimo“ algoritmą, pavyzdį - kompiuterio instrukcijų analogą. Į druskos tirpalą įvedama logiška "sėkla" ir "instrukcijų" rinkinys, po kurio prasideda skaičiavimas - sekos surinkimas.
Pagrindinis elementas arba „sėkla“ yra DNR raukšlė (DNR origami) – 150 nm ilgio ir 20 nm skersmens nanovamzdelis. „Sėklos“ struktūra išlieka beveik nepakitusi, nepaisant to, koks algoritmas bus skaičiuojamas. „Sėklos“ periferija susidaro taip, kad jos pabaigoje prasideda DNR sekų surinkimas. Yra žinoma, kad auganti DNR grandinė yra surinkta iš sekų, kurios atitinka siūlomas sekas pagal molekulinę struktūrą ir cheminę sudėtį, o ne atsitiktinai. Kadangi „sėklos“ periferija vaizduojama šešių sąlyginių vartų pavidalu, kur kiekvienas vartai turi du įėjimus ir du išėjimus, DNR augimas pradeda paklusti tam tikrai logikai (algoritmui), kurį, kaip minėta aukščiau, vaizduoja duotas 355 pagrindinių DNR sekų rinkinys, patalpintas į sprendimo parinktis.
Eksperimentų metu mokslininkai parodė galimybę atlikti 21 algoritmą, įskaitant skaičiavimą nuo 0 iki 63, lyderio pasirinkimą, padalijimo iš trijų nustatymą ir kitus, nors viskas neapsiriboja šiais algoritmais. Skaičiavimo procesas vyksta žingsnis po žingsnio, nes DNR grandinės auga visose šešiose „sėklos“ išvestise. Šis procesas gali trukti nuo vienos iki dviejų dienų. „Sėklos“ gamyba trunka žymiai mažiau laiko - nuo valandos iki dviejų. Skaičiavimų rezultatą galima pamatyti savo akimis po elektroniniu mikroskopu. Vamzdis išsiskleidžia į juostelę, o ant juostos, kiekvienos DNR sekos „1“ reikšmės vietose, pritvirtinama pro mikroskopą matoma baltymo molekulė. Nuliai pro mikroskopą nematomi.
Žinoma, savo pateikta forma technologija toli gražu neatlieka visaverčių skaičiavimų. Kol kas tai tarsi kasetės skaitymas iš teletaipo, ištemptas per dvi dienas. Tačiau technologija veikia ir palieka daug erdvės tobulėjimui. Tapo aišku, kuria kryptimi galime judėti ir ką reikia padaryti, kad cheminiai kompiuteriai būtų arčiau.
Šaltinis: 3dnews.ru