Команда исследователей из Университета Мейнута, Ирландия, создала первый в своем роде молекулярный ДНК-компьютер, который использует ДНК-цепи для выполнения сложных математических операций без электричества. Система, получившая название Scaffolded DNA Computer (SDC) и описанная в журнале Nature 16 сентября, является одним из самых сложных и быстрых молекулярных компьютеров. По словам исследователей, она «открывает новые возможности для долговременного хранения данных, энергоэффективных вычислений и, со временем, для молекулярных систем, которые могли бы работать внутри клеток для таких применений, как обнаружение заболеваний». Система успешно выполнила 10 различных молекулярных программ, включая сложные 100-битные вычисления.
Исследователи разработали компьютер с помощью техники, известной как ДНК-оригами. Используя специализированное программное обеспечение, они наметили длинную основную ДНК-цепь и сотни более коротких, синтезированных на заказ «сшивающих» цепей. Затем они добавили физические ДНК-цепи в пробирку, содержащую каплю воды и соли. Когда смесь нагрели, а затем охладили, цепи самособрались в высокоорганизованную микроскопическую вычислительную сетку, где длинная цепь действовала как структурный каркас.
Традиционные кремниевые компьютеры используют транзисторы для переключения электрических напряжений между 1 и 0. Молекулярный компьютер, напротив, использует связывание и расщепление генетических пар оснований (A, T, C и G) для обработки информации. Исследователи записывают программу непосредственно в последовательности ДНК перед помещением их в пробирку и приложением тепла. Тепловая энергия запускает химические реакции, вызывая перестройку ДНК-цепей. По мере того как молекулы естественным образом смещаются к своему наиболее стабильному структурному состоянию, они математически решают запрограммированный алгоритм, а конечная структура представляет собой математический ответ.
Исследователи запустили 10 различных молекулярных программ для тестирования системы. ДНК-компьютер успешно выполнил сложение, вычитание, умножение и деление. Он успешно обработал 100-битные вычисления, доказав свою способность надежно обрабатывать сложные данные без ошибок. Поскольку система ограничена законами физики, она устраняет необходимость в программном обеспечении для коррекции ошибок. Что еще более важно, для вычислений не требуется электричество, так как компьютер работает на химических реакциях. Это может иметь огромный потенциал для будущего вычислительной техники, особенно в родной стране исследователей, Ирландии, где в 2025 году центры обработки данных потребляли 23% электроэнергии страны.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Etiido Uko
