Zinātnieku komanda, kuru vadīja pētnieki no Caltech universitātes, spēja spert nelielu, bet nozīmīgu soli brīvi programmējamu ķīmisko datoru attīstībā. Kā skaitļošanas pamatelementi šādās sistēmās tiek izmantotas DNS kopas, kurām pēc savas dabiskās būtības piemīt spēja pašorganizēties un augt. Viss, kas nepieciešams, lai uz DNS balstītas skaitļošanas sistēmas darbotos, ir silts, iesāļš ūdens, DNS kodēts augšanas algoritms un DNS sekvenču pamata komplekts.
Līdz šim "skaitļošana" ar DNS tika veikta stingri, izmantojot vienu secību. Pašreizējās metodes nebija piemērotas patvaļīgiem aprēķiniem. Zinātnieki no Caltech spēja pārvarēt šo ierobežojumu un iepazīstināja ar tehnoloģiju, kas var izpildīt patvaļīgus algoritmus, izmantojot vienu nosacīti loģisku DNS elementu pamatkopu un 355 pamata DNS sekvenču paraugu, kas atbild par “aprēķinu” algoritmu - datora instrukciju analogu. Sāls šķīdumā tiek ievadīta loģiska "sēkla" un "instrukciju" kopa, pēc kuras sākas aprēķins - secības montāža.
Pamatelements jeb “sēkla” ir DNS kroka (DNS origami) – 150 nm gara un 20 nm diametrā nanocaurule. “Sēklas” struktūra paliek praktiski nemainīga neatkarīgi no aprēķinātā algoritma. “Sēklas” perifērija veidojas tā, ka tās beigās sākas DNS sekvenču montāža. Ir zināms, ka augošā DNS virkne ir samontēta no sekvencēm, kas atbilst ierosinātajām sekvencēm pēc molekulārās struktūras un ķīmiskā sastāva, nevis nejauši. Tā kā “sēklas” perifērija ir attēlota sešu nosacītu vārtu veidā, kur katram vārtiem ir divas ieejas un divas izejas, DNS augšana sāk pakļauties noteiktai loģikai (algoritmam), kuru, kā minēts iepriekš, attēlo dots 355 pamata DNS sekvenču kopums, kas ievietots risinājuma opcijās.
Eksperimentu laikā zinātnieki parādīja iespēju izpildīt 21 algoritmu, tostarp skaitīt no 0 līdz 63, izvēlēties līderi, noteikt dalījumu ar trīs un citus, lai gan viss neaprobežojas tikai ar šiem algoritmiem. Aprēķinu process notiek soli pa solim, jo DNS virknes aug visos sešos “sēklas” izvados. Šis process var ilgt no vienas līdz divām dienām. “Sēklas” pagatavošana aizņem ievērojami mazāk laika - no stundas līdz divām. Aprēķinu rezultātu var redzēt ar savām acīm elektronu mikroskopā. Caurule izvēršas lentē, un uz lentes katras DNS sekvences “1” vērtības vietās ir piestiprināta mikroskopā redzama proteīna molekula. Nulles nav redzamas caur mikroskopu.
Protams, piedāvātajā formā tehnoloģija ir tālu no pilnvērtīgu aprēķinu veikšanas. Līdz šim tas ir kā divu dienu garumā izstieptas lentes lasīšana no teletaipa. Tomēr tehnoloģija darbojas un atstāj daudz iespēju uzlabojumiem. Kļuva skaidrs, kurā virzienā varam virzīties un kas jādara, lai ķīmiskos datorus tuvinātu.
Avots: 3dnews.ru