O echipă de oameni de știință condusă de cercetători de la Universitatea Caltech a reușit să facă un pas mic, dar semnificativ, în dezvoltarea calculatoarelor chimice programabile liber. Ca elemente de calcul de bază în astfel de sisteme, se folosesc seturi de ADN, care prin esența lor naturală au capacitatea de a se autoorganiza și de a crește. Tot ceea ce este necesar pentru ca sistemele de calcul bazate pe ADN să funcționeze este apă caldă, salmară, un algoritm de creștere codificat în ADN și un set de bază de secvențe ADN.
Până acum, „calcularea” cu ADN se făcea strict folosind o singură secvență. Metodele actuale nu erau potrivite pentru calcule arbitrare. Oamenii de știință de la Caltech au reușit să depășească această limitare și au prezentat o tehnologie care poate executa algoritmi arbitrari folosind un set de bază de elemente ADN logice condiționat și un eșantion de 355 de secvențe ADN de bază responsabile pentru algoritmul de „calcul” - un analog al instrucțiunilor computerului. O „sămânță” logică și un set de „instrucțiuni” sunt introduse în soluția salină, după care începe calculul - asamblarea secvenței.
Elementul de bază sau „sămânța” este un pliu ADN (ADN origami) - un nanotub de 150 nm lungime și 20 nm în diametru. Structura „sămânței” rămâne practic neschimbată, indiferent de algoritmul care va fi calculat. Periferia „sămânței” este formată în așa fel încât la capătul ei să înceapă asamblarea secvențelor de ADN. Se știe că catena de ADN în creștere este asamblată din secvențe care se potrivesc cu secvențele propuse în structura moleculară și compoziția chimică, și nu aleatoriu. Deoarece periferia „sămânței” este reprezentată sub forma a șase porți condiționate, unde fiecare poartă are două intrări și două ieșiri, creșterea ADN-ului începe să se supună unei anumite logici (algoritm) care, așa cum am menționat mai sus, este reprezentată de un set dat de secvențe de ADN din 355 de secvențe de bază plasate într-o soluție opțiuni.
În timpul experimentelor, oamenii de știință au arătat posibilitatea executării a 21 de algoritmi, inclusiv numărarea de la 0 la 63, alegerea unui lider, determinarea împărțirii cu trei și altele, deși totul nu se limitează la acești algoritmi. Procesul de calcul continuă pas cu pas, pe măsură ce firele de ADN cresc pe toate cele șase ieșiri ale „sămânței”. Acest proces poate dura de la una până la două zile. Realizarea unei „sămânțe” durează mult mai puțin - de la o oră la două. Rezultatul calculelor poate fi văzut cu ochii tăi la microscopul electronic. Tubul se desfășoară într-o bandă, iar pe bandă, în locațiile fiecărei valori „1” de pe secvența ADN, este atașată o moleculă de proteină vizibilă la microscop. Zerourile nu sunt vizibile la microscop.
Desigur, în forma sa prezentată, tehnologia este departe de a efectua calcule cu drepturi depline. Până acum este ca și cum ai citi o bandă de pe un teletip, întinsă pe parcursul a două zile. Cu toate acestea, tehnologia funcționează și lasă mult loc de îmbunătățire. A devenit clar în ce direcție ne putem deplasa și ce trebuie făcut pentru a aduce calculatoarele chimice mai aproape.
Sursa: 3dnews.ru