ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาลเทคสามารถก้าวเล็กๆ แต่สำคัญในการพัฒนาคอมพิวเตอร์เคมีที่ตั้งโปรแกรมได้อย่างอิสระ เนื่องจากองค์ประกอบการคำนวณขั้นพื้นฐานในระบบดังกล่าว จึงมีการใช้ชุด DNA ซึ่งโดยแก่นแท้ตามธรรมชาติของชุดเหล่านี้ จึงมีความสามารถในการจัดระเบียบและเติบโตได้ด้วยตนเอง สิ่งที่จำเป็นสำหรับระบบคอมพิวเตอร์บน DNA ในการทำงานคือน้ำอุ่น น้ำกร่อย อัลกอริธึมการเติบโตที่เข้ารหัสใน DNA และชุดลำดับ DNA พื้นฐาน
จนถึงขณะนี้ "การคำนวณ" ด้วย DNA ดำเนินการอย่างเคร่งครัดโดยใช้ลำดับเดียว วิธีการปัจจุบันไม่เหมาะสำหรับการคำนวณตามอำเภอใจ นักวิทยาศาสตร์จากคาลเทคสามารถเอาชนะข้อ จำกัด นี้และนำเสนอเทคโนโลยีที่สามารถดำเนินการอัลกอริธึมตามอำเภอใจโดยใช้ชุดพื้นฐานขององค์ประกอบ DNA แบบลอจิคัลแบบมีเงื่อนไขหนึ่งชุดและตัวอย่างลำดับ DNA พื้นฐาน 355 ลำดับที่รับผิดชอบอัลกอริทึม "การคำนวณ" ซึ่งเป็นคำสั่งแบบอะนาล็อกของคอมพิวเตอร์ น้ำเกลือจะนำ "เมล็ดพืช" เชิงตรรกะและชุด "คำแนะนำ" มาใช้ หลังจากนั้นการคำนวณจะเริ่มต้นขึ้น นั่นคือการประกอบลำดับ
องค์ประกอบพื้นฐานหรือ "เมล็ดพันธุ์" คือรอยพับของ DNA (DNA origami) ซึ่งเป็นท่อนาโนที่มีความยาว 150 นาโนเมตรและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 นาโนเมตร โครงสร้างของ "เมล็ดพันธุ์" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงอัลกอริทึมที่จะคำนวณ บริเวณรอบนอกของ "เมล็ด" ถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่เมื่อสิ้นสุดการประกอบลำดับดีเอ็นเอจะเริ่มต้นขึ้น เป็นที่รู้กันว่าสายดีเอ็นเอที่กำลังเติบโตนั้นประกอบขึ้นจากลำดับที่ตรงกับลำดับที่นำเสนอในโครงสร้างโมเลกุลและองค์ประกอบทางเคมี ไม่ใช่แบบสุ่ม เนื่องจากบริเวณรอบนอกของ "เมล็ดพืช" จะแสดงในรูปแบบของประตูแบบมีเงื่อนไข 355 ประตู โดยที่แต่ละประตูมีอินพุต XNUMX ช่องและเอาต์พุต XNUMX ช่อง การเติบโตของ DNA จึงเริ่มเป็นไปตามตรรกะ (อัลกอริทึม) ที่กำหนด ซึ่งดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แสดงด้วย ชุดลำดับดีเอ็นเอที่กำหนดจำนวน XNUMX ลำดับพื้นฐานวางไว้ในตัวเลือกโซลูชัน
ในระหว่างการทดลอง นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการใช้อัลกอริธึม 21 อัลกอริธึม รวมถึงการนับ 0 ถึง 63 เลือกผู้นำ กำหนดหารด้วยสามและอื่น ๆ แม้ว่าทุกอย่างจะไม่ได้จำกัดอยู่เพียงอัลกอริธึมเหล่านี้ก็ตาม กระบวนการคำนวณดำเนินไปทีละขั้นตอน เมื่อสาย DNA เติบโตบนผลลัพธ์ทั้งหกของ "เมล็ดพันธุ์" กระบวนการนี้อาจใช้เวลาหนึ่งถึงสองวัน การสร้าง "เมล็ดพันธุ์" ใช้เวลาน้อยลงอย่างมาก - จากหนึ่งชั่วโมงถึงสองชั่วโมง ผลลัพธ์ของการคำนวณสามารถเห็นได้ด้วยตาของคุณเองภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน หลอดจะกางออกเป็นเทป และบนเทป ที่ตำแหน่งของค่า “1” แต่ละค่าในลำดับ DNA จะมีการติดโมเลกุลโปรตีนที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ค่าศูนย์ไม่สามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์
แน่นอนว่าในรูปแบบที่นำเสนอเทคโนโลยียังห่างไกลจากการคำนวณเต็มรูปแบบ จนถึงตอนนี้ มันเหมือนกับการอ่านเทปจากเครื่องโทรพิมพ์ที่ทอดยาวกว่าสองวัน อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ใช้งานได้และยังมีพื้นที่เหลืออีกมากสำหรับการปรับปรุง เห็นได้ชัดว่าเราสามารถเคลื่อนไปในทิศทางใด และต้องทำอย่างไรเพื่อนำคอมพิวเตอร์เคมีเข้ามาใกล้ยิ่งขึ้น
ที่มา: 3dnews.ru