Một nhóm các nhà khoa học do các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ California dẫn đầu đã có thể thực hiện một bước nhỏ nhưng quan trọng trong việc phát triển các máy tính hóa học có thể lập trình tùy ý. Là các yếu tố điện toán cơ bản trong các hệ thống như vậy, các bộ DNA được sử dụng, về bản chất, chúng có khả năng tự tổ chức và phát triển. Tất cả những gì cần thiết để hệ thống máy tính dựa trên DNA hoạt động là nước lợ ấm, thuật toán tăng trưởng được mã hóa trong DNA và bộ trình tự DNA tiêu chuẩn cơ bản.
Cho đến nay, "tính toán" với DNA đã được thực hiện nghiêm ngặt bằng cách sử dụng bất kỳ trình tự nào. Đối với các phép tính tùy ý, các phương pháp hiện có không phù hợp. Các nhà khoa học từ Caltech (Caltech) đã khắc phục được hạn chế này và trình bày một công nghệ có thể thực hiện các thuật toán tùy ý bằng cách sử dụng một bộ cơ bản gồm các phần tử DNA logic có điều kiện và một mẫu gồm 355 trình tự DNA cơ bản chịu trách nhiệm cho thuật toán "tính toán" - tương tự như hướng dẫn máy tính . Một "hạt giống" hợp lý và một bộ "hướng dẫn" được đưa vào dung dịch muối, sau đó quá trình tính toán bắt đầu - lắp ráp trình tự.
Yếu tố cơ bản hay "hạt giống" là một nếp gấp DNA (origami DNA) - đó là một ống nano dài 150 nm và đường kính 20 nm. Cấu trúc của "hạt giống" hầu như không thay đổi bất kể thuật toán sẽ được tính toán. Phần ngoại vi của "hạt giống" được hình thành theo cách mà quá trình lắp ráp các chuỗi DNA bắt đầu ở phần cuối của nó. Một chuỗi DNA đang phát triển được biết là được tập hợp từ các trình tự khớp với các trình tự được đề xuất về cấu trúc phân tử và thành phần hóa học chứ không phải ngẫu nhiên. Vì phần ngoại vi của "hạt giống" được thể hiện dưới dạng sáu van có điều kiện, trong đó mỗi van có hai đầu vào và hai đầu ra, nên quá trình tăng trưởng DNA bắt đầu tuân theo một logic (thuật toán) nhất định, như đã đề cập ở trên, được biểu thị bằng một tập hợp các trình tự DNA được đặt trong một giải pháp gồm 355 tùy chọn cơ bản.
Các nhà khoa học trong quá trình thử nghiệm đã chỉ ra khả năng thực hiện 21 thuật toán, bao gồm đếm từ 0 đến 63, chọn người đứng đầu, xác định phép chia cho ba và các thuật toán khác, mặc dù mọi thứ không giới hạn ở các thuật toán này. Quá trình tính toán tiến hành từng bước, khi các chuỗi DNA phát triển trên cả sáu đầu ra của "hạt giống". Quá trình này có thể mất từ một đến hai ngày. Mất ít thời gian hơn để tạo ra một "hạt giống" - từ một giờ đến hai giờ. Kết quả tính toán có thể được nhìn thấy bằng chính đôi mắt của bạn dưới kính hiển vi điện tử. Ống mở ra thành một dải băng và trên dải băng, tại các vị trí của mỗi giá trị “1” trên chuỗi DNA, một phân tử protein có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi được gắn vào. Zeros không thể nhìn thấy dưới kính hiển vi.
Tất nhiên, ở dạng trình bày, công nghệ này còn lâu mới thực hiện được các phép tính chính thức. Cho đến nay, có vẻ như đọc một đoạn băng từ máy điện báo kéo dài hơn hai ngày. Tuy nhiên, công nghệ hoạt động và để lại rất nhiều cơ hội để cải thiện. Rõ ràng là bạn có thể di chuyển theo hướng nào và cần phải làm gì để đưa máy tính hóa học đến gần hơn.
Nguồn: 3dnews.ru