DNS-alapú folyékony áramkört építettek: küszöbön a bioszámítógépek

A dezoxiribonukleinsav (DNS) egyfajta használati útmutatóként szolgált az élethez, amely többek között mintegy sablonokat adott a kémiai struktúrák széles skálájához, tette közzé a ScienceAlert.

Az elmúlt években a mérnökök a molekula egyedi képességeinek új szerepét fedezték fel, amivel megteremtették egy biológiai számítógép alapját. Mégis, annak ellenére, hogy eltelt 30 év az első prototípus óta, a DNS-laptop nem igazán akar működni.

Egy kínai kutatócsoport most egy DNS integrált áramkört (DIC) dolgozott ki, amely sokkal általánosabb célt szolgál. Az elképesztő, folyékony számítógépet hihetetlen számú, akár 100 milliárd áramkör is alkothatja, és mindegyik képes külön program futtatására.

A DNS-számítástechnika képes olyan gépeket létrehozni, amelyek jelentős ugrást tesznek lehetővé sebességben és kapacitásban is, és elkészítésükhöz – akárcsak a kvantumcomputerek esetében – többféle megközelítés is lehetséges. Most a tudósok olyasmit akartak építeni, ami a korábbiaknál jobban alkalmazkodik, és szélesebb körű felhasználási lehetőségeket kínál.

“A programozhatóság és a méretezhetőség két kritikus tényezőt jelent az általános célú számítástechnika megvalósításában” – írták a kutatók.

“A programozhatóság lehetővé teszi az eszköz specifikációját különféle algoritmusok végrehajtásához, míg a skálázhatóság lehetővé teszi a növekvő mennyiségű munka kezelését erőforrások hozzáadásával a rendszerhez.”

Ennek érdekében a csapat az úgynevezett DNS-alapú programozható kaputömbökre vagy DPGA-kra összpontosított: a DNS rövid szegmenseire, amelyeket egymáshoz rögzítettek, hogy nagyobb struktúrákat hozzanak létre, amelyeket aztán különféle kombinációk integrált áramköreibe lehet építeni.

Ezeket a DPGA-kat úgy állították elő, hogy a DNS-szálakat pufferfolyadékkal keverték össze a kémcsövekben, kémiai reakciókat használva a csatlakozások létrehozásához és a DIC-k felépítéséhez szükséges kombinációk megszerkesztéséhez.

Némi részletes modellezésre is szükség volt ahhoz, hogy kitalálják, hogyan kell kezelni a bemeneti és kimeneti jeleket, és végrehajtani a logikai funkciókat , akárcsak egy szabványos számítógép esetében. A nagyobb áramköröket, amelyek túl nagyok egyetlen DPGA számára, alkatrészekre bontották.

Kísérleteik során a tudósok képesek voltak olyan áramköröket létrehozni, amelyekkel másodfokú egyenletek és négyzetgyökvonásokat oldottak meg.

A kutatók szerint ezek a rendszerek olyan célokra is adaptálhatók lesznek, mint például betegségek diagnosztizálása.

Ugyan még mindig nagyon messze vagyunk a DNS-számításban rejlő lehetőségek teljes kihasználásától, de az elmúlt néhány évben a tudósok jelentős előrelépést tettek e biológiai tárolási forma módosításában.

Ez is érdekes lehet:

• Részben emberi veséket növesztettek sertésekben – eljött a génsebészet kora?
• Ennek a népszerű gyümölcsnek a leve akár halált is okozhat