Skupina vedcov vedená výskumníkmi z Kalifornského technologického inštitútu dokázala urobiť malý, ale významný krok vo vývoji ľubovoľne programovateľných chemických počítačov. Ako základné výpočtové prvky v takýchto systémoch sa používajú sady DNA, ktoré majú zo svojej podstaty schopnosť samoorganizácie a rastu. Všetko, čo výpočtové systémy založené na DNA fungujú, je teplá brakická voda, rastový algoritmus zakódovaný v DNA a základné štandardné sady sekvencií DNA.
Doteraz sa „výpočty“ s DNA vykonávali striktne s použitím jednej sekvencie. Pre svojvoľné výpočty neboli existujúce metódy vhodné. Vedci z Caltech (Caltech) dokázali prekonať toto obmedzenie a predstavili technológiu, ktorá dokáže vykonávať ľubovoľné algoritmy pomocou jednej základnej sady podmienene logických prvkov DNA a vzorky 355 základných sekvencií DNA zodpovedných za „výpočtový“ algoritmus – analogicky k počítačovým inštrukciám. . Do fyziologického roztoku sa zavedie logické „semeno“ a súbor „pokynov“, po ktorých sa začne výpočet - zostavenie sekvencie.
Základným prvkom alebo „semenom“ je záhyb DNA (origami DNA) – je to nanorúrka dlhá 150 nm a priemer 20 nm. Štruktúra "semena" zostáva takmer nezmenená bez ohľadu na algoritmus, ktorý bude vypočítaný. Okraj „semena“ je vytvorený tak, že na jeho konci začína zostavovanie sekvencií DNA. Je známe, že rastúci reťazec DNA je zostavený zo sekvencií, ktoré zodpovedajú navrhovaným sekvenciám z hľadiska molekulárnej štruktúry a chemického zloženia, a nie náhodne. Keďže periféria „semena“ je prezentovaná vo forme šiestich podmienených ventilov, kde každý ventil má dva vstupy a dva výstupy, rast DNA sa začína riadiť danou logikou (algoritmom), ktorý, ako už bolo spomenuté vyššie, predstavuje daný súbor sekvencií DNA umiestnených v riešení 355 základných možností.
Vedci v priebehu experimentov ukázali možnosť vykonania 21 algoritmov vrátane počítania od 0 do 63, výberu vodcu, určenia delenia tromi a ďalších, hoci všetko nie je obmedzené na tieto algoritmy. Proces výpočtu postupuje krok za krokom, ako vlákna DNA rastú na všetkých šiestich výstupoch „semena“. Tento proces môže trvať jeden až dva dni. Výroba „semienka“ trvá podstatne menej času – od hodiny do dvoch. Výsledok výpočtov je možné vidieť na vlastné oči pod elektrónovým mikroskopom. Skúmavka sa rozvinie do pásika a na pásku, v miestach každej hodnoty „1“ v sekvencii DNA, je pripojená molekula proteínu viditeľná pod mikroskopom. Nuly nie sú viditeľné pod mikroskopom.
Samozrejme, v prezentovanej podobe je technológia ďaleko od vykonávania plnohodnotných výpočtov. Zatiaľ to vyzerá ako čítanie kazety z ďalekopisu, natiahnutej na dva dni. Technológia však funguje a necháva veľa priestoru na zlepšenie. Bolo jasné, akým smerom sa môžete pohnúť a čo je potrebné urobiť, aby sa chemické počítače priblížili.
Zdroj: 3dnews.ru