由加州理工大学研究人员领导的科学家团队在可自由编程的化学计算机的开发方面迈出了虽小但意义重大的一步。 作为此类系统中的基本计算元素，使用了 DNA 集，其本质上具有自组织和生长的能力。 基于 DNA 的计算系统工作所需要的只是温热的咸水、DNA 中编码的生长算法以及一组基本的 DNA 序列。
到目前为止，DNA 的“计算”都是严格使用单一序列来完成的。 当前的方法不适合任意计算。 加州理工学院的科学家们克服了这一限制，并提出了一种技术，可以使用一组基本的条件逻辑 DNA 元素和负责“计算”算法（计算机指令的类似物）的 355 个基本 DNA 序列样本来执行任意算法。 将逻辑“种子”和一组“指令”引入盐溶液中，然后开始计算——序列的组装。
基本元素或“种子”是 DNA 折叠（DNA 折纸）——长 150 nm、直径 20 nm 的纳米管。 无论计算的算法如何，“种子”的结构实际上保持不变。 “种子”外围的形成方式是在其末端开始组装 DNA 序列。 已知不断增长的 DNA 链是由在分子结构和化学成分上与提议的序列相匹配的序列组装而成的，而不是随机的。 由于“种子”的外围以六个条件门的形式表示，其中每个门有两个输入和两个输出，因此 DNA 的生长开始遵循给定的逻辑（算法），如上所述，该逻辑（算法）表示为一组给定的 DNA 序列（包含 355 个基本序列）置于解决方案选项中。
在实验中，科学家们展示了执行 21 种算法的可能性，包括从 0 数到 63、选择领导者、确定除以 1 等，尽管一切并不限于这些算法。 随着 DNA 链在“种子”的所有六个输出上生长，计算过程逐步进行。 此过程可能需要一到两天的时间。 制作“种子”所需的时间明显减少——从一个小时减少到两个小时。 计算结果可以在电子显微镜下用肉眼看到。 管子展开成一条带子，在带子上，DNA序列上每个“XNUMX”值的位置，都附着了一个在显微镜下可见的蛋白质分子。 通过显微镜看不到零。
当然，就其目前的形式而言，该技术还远未能够执行成熟的计算。 到目前为止，这就像阅读电传打字机上的磁带一样，持续了两天。 然而，这项技术确实有效，并且还有很大的改进空间。 我们可以朝哪个方向前进，以及需要做什么才能让化学计算机更接近，这一点变得很清楚。
来源： 3dnews.ru