Група вчених під керівництвом дослідників із Каліфорнійського технологічного університету змогла зробити невеликий, але значний крок у розробці довільно програмованих хімічних комп'ютерів. Як базові обчислювальні елементи в таких системах використовуються набори ДНК, які за своєю природною сутністю мають здатність до самоорганізації і зростання. Все, що потрібно для роботи обчислювальних систем на основі ДНК - це тепла солонувата вода, закодований в ДНК алгоритм росту та базові стандартні набори ДНК-послідовностей.
До цього часу «обчислення» з допомогою ДНК проводилися суворо з допомогою будь-якої однієї послідовності. Для довільних обчислень діючі методики годилися. Вчені з Калтеха (Caltech) змогли подолати це обмеження і представили технологію, яка може виконувати довільні алгоритми, використовуючи один базовий набір з умовно логічних ДНК-елементів і вибірку, що відповідає за алгоритм «розрахунку», з 355 базових ДНК-послідовностей ― аналога комп'ютерних інструкцій. У сольовий розчин вноситься логічне «насіння» та набір «інструкцій», після чого починається розрахунок - складання послідовності.
Базовий елемент або «насіння» є ДНК-згорткою (ДНК орігамі) - це нанотрубка довжиною 150 нм і діаметром 20 нм. Структура «насіння» залишається практично незмінною незалежно від алгоритму, який обчислюватиметься. Периферія «насіння» сформована в такий спосіб, що його закінченні стартує складання послідовностей ДНК. Зростаюча нитка ДНК, як відомо, збирається з послідовностей, які за молекулярною структурою та хімічним складом підходять запропонованим послідовностям, а не випадковим чином. Оскільки периферія «насіння» представлена у вигляді шести умовних вентилів, де кожен вентиль має два входи і два виходи, зростання ДНК починає підкорятися заданій логіці (алгоритму) який, як уже сказано вище, представлений поміщеним у розчин заданим набором ДНК-послідовностей з 355 базових варіантів.
Вчені в ході дослідів показали можливість виконання 21 алгоритму, включаючи рахунок від 0 до 63, вибір лідера, визначення поділу на три та інші, хоча цими алгоритмами не обмежується. Процес обчислення йде крок за кроком, у міру зростання ниток ДНК всіх шести виходах «насіння». Цей процес може займати від однієї до двох діб. На виготовлення «насіння» йде значно менше часу – від години до двох. Результат розрахунків можна побачити під електронним мікроскопом. Трубка розгортається у стрічку, але в стрічці у місцях кожного значення «1» на послідовності ДНК приєднується видима в мікроскоп молекула протеїну. Нулі у мікроскоп не видно.
Безперечно, у представленому вигляді технологія далека від виконання повноцінних розрахунків. Поки що це схоже на читання стрічки з телетайпу, розтягнуте на дві доби. Тим не менш, технологія працює і залишає за собою широке поле для вдосконалення. Стало зрозуміло у напрямі можна рухатися, і що потрібно робити наближення хімічних комп'ютерів.
Джерело: 3dnews.ru