Вчені витягли квадратний корінь з 900 за допомогою комп'ютера" на основі синтетичної ДНК

Jan 24 7:00 2020 Друк цієї статті

Зазначимо, що ідея використання генетичного матеріалу для виконання обчислювальних операцій була вперше запропонована в 1994 році. З того часу вчені-біологи знайшли способи зберігання інформації в ДНК і методи її обробки, які засновані на тих же самих принципах логіки, які використовуються в процесорах і мікроконтролерах.

Однак, інтеграція складних логічних ланцюжків в єдину схему, яка розміщується в молекулі синтетичної ДНК і яка здатна до виконання складних математичних обчислень, є неймовірно важким справою. І дані дослідження являють собою значний крок до майбутнього, де біологічні ДНК-комп'ютери зможуть потіснити своїх кремнієвих побратимів.

"Область обчислень за допомогою ДНК знаходиться ще у "дитячому віці", але за нею ховаються величезні можливості по вирішенню завдань, які надзвичайно важко і навіть неможливо вирішити за допомогою традиційних кремнієвих комп'ютерів" - розповідає Чунлэй Го (Chunlei Guo), провідний дослідник з університету Рочестера.

Біологічний комп'ютер, про який зараз йде мова, є крихітним клубком, сплетеним з ниток синтетичної ДНК. Одні з ниток містять вхідні дані, а інші є пристроями виведення інформації, які можуть флюоресцировать, випромінюючи світло, який є комбінацією з п'яти довжин хвиль, синього, оранжевого, коричневого, червоного і зеленого кольорів, якими кодується 5-бітовий результат.

Біти вихідної інформації кодуються шляхом присутності або наявності певних підстав з одного боку подвійний ланцюжки ДНК, а послідовність логічних операцій з цими даними - послідовністю підстав на іншій стороні молекули. Таким чином, ланцюжки ДНК, довжиною в 10 пар підстав можуть містити в собі числа від 0 до 1023. І тому дослідники для своєї демонстрації вибрали число 900, є останнім можливим ідеальним квадратом, наданими в такій ДНК-системі числення.

На жаль, те, що було зроблено вченими, поки не є аналогом повноцінного програмованого комп'ютера і навіть банального калькулятора. Це - спеціалізована система, яка за певними правилами (витяг квадратного кореня) переводить вхідну послідовність ДНК у відповідний світловий образ. Тим не менш, дана технологія представляє собою один з нових способів побудови біологічних комп'ютерів, що відрізняється від інших, заснованих на використанні ферментів або самособирающихся молекул ниток ДНК.

У своїх подальших дослідженнях вчені планують, використовуючи точно такий же підхід, реалізувати виконання ще більш складних математичних обчислень. І якщо це все завершиться успіхом, то дана технологія може бути використана в якості "математичного співпроцесора", здатного виконувати ряд певних складних операцій, полегшуючи роботу біологічному "центрального процесора", який може бути побудований на зовсім інших принципах.