Ett team av forskare ledda av forskare från Caltech University kunde ta ett litet men betydelsefullt steg i utvecklingen av fritt programmerbara kemiska datorer. Som grundläggande beräkningselement i sådana system används uppsättningar av DNA, som genom sitt naturliga väsen har förmågan att självorganisera och växa. Allt som behövs för att DNA-baserade datorsystem ska fungera är varmt, bräckt vatten, en tillväxtalgoritm kodad i DNA och en grundläggande uppsättning DNA-sekvenser.
Hittills har "beräkning" med DNA gjorts strikt med en enda sekvens. De nuvarande metoderna lämpade sig inte för godtyckliga beräkningar. Forskare från Caltech kunde övervinna denna begränsning och presenterade en teknik som kan exekvera godtyckliga algoritmer med en grundläggande uppsättning villkorligt logiska DNA-element och ett prov av 355 grundläggande DNA-sekvenser som ansvarar för "beräknings"-algoritmen - en analog av datorinstruktioner. Ett logiskt "frö" och en uppsättning "instruktioner" introduceras i saltlösningen, varefter beräkningen börjar - sammansättningen av sekvensen.
Grundelementet eller "fröet" är ett DNA-veck (DNA-origami) - ett nanorör 150 nm långt och 20 nm i diameter. Strukturen på "fröet" förblir praktiskt taget oförändrad oavsett vilken algoritm som kommer att beräknas. Periferin av "fröet" bildas på ett sådant sätt att i slutet börjar sammansättningen av DNA-sekvenser. Den växande DNA-strängen är känd för att vara sammansatt av sekvenser som matchar de föreslagna sekvenserna i molekylstruktur och kemisk sammansättning, och inte slumpmässigt. Eftersom "fröets" periferi representeras i form av sex villkorade grindar, där varje grind har två ingångar och två utgångar, börjar tillväxten av DNA att lyda en given logik (algoritm) som, som nämnts ovan, representeras av en given uppsättning DNA-sekvenser av 355 grundläggande sekvenser placerade i ett lösningsalternativ.
Under experiment visade forskare möjligheten att utföra 21 algoritmer, inklusive att räkna från 0 till 63, välja en ledare, bestämma division med tre och andra, även om allt inte är begränsat till dessa algoritmer. Beräkningsprocessen fortsätter steg för steg, eftersom DNA-strängarna växer på alla sex utgångar av "fröet". Denna process kan ta från en till två dagar. Att göra ett "frö" tar betydligt mindre tid - från en timme till två. Resultatet av beräkningarna kan ses med egna ögon under ett elektronmikroskop. Röret vecklas ut till en tejp, och på tejpen, vid platserna för varje "1"-värde på DNA-sekvensen, fästs en proteinmolekyl som är synlig under ett mikroskop. Nollor är inte synliga genom ett mikroskop.
Naturligtvis, i sin presenterade form, är tekniken långt ifrån att utföra fullfjädrade beräkningar. Hittills är det som att läsa ett band från en teletyp, utsträckt över två dagar. Tekniken fungerar dock och lämnar gott om utrymme för förbättringar. Det blev tydligt åt vilket håll vi kan röra oss, och vad som behöver göras för att föra kemiska datorer närmare.
Källa: 3dnews.ru