Создан компьютер на основе ДНК, который можно перепрограммировать

Есть мнение, что ДНК спасет нас от компьютеров. Благодаря достижениям в области замены кремниевых транзисторов, компьютеры на основе ДНК обещают предоставить нам массивные параллельные вычислительные архитектуры, невозможные в настоящее время. Но вот, в чем загвоздка: молекулярные микросхемы, которые создавались до сегодняшнего дня, не обладали совершенно никакой гибкостью. Сегодня использовать ДНК для вычислений — это то же самое, что «создать новый компьютер из нового оборудования для запуска одной только программы», говорит ученый Дэвид Доти. Доти, профессор Калифорнийского университета в Дэвисе, и его коллеги, решили узнать, что потребуется для создания ДНК-компьютера, который на самом деле можно будет перепрограммировать. Компьютер из ДНК В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, Доти и его коллеги из Калифорнийского университета и Университета Мэйнут продемонстрировали именно это. Они показали, что можно использовать простой триггер, чтобы заставить один и тот же базовый набор молекул ДНК реализовывать множество различных алгоритмов. Хотя это исследование все еще носит исследовательский характер, в будущем могут быть использованы перепрограммируемые молекулярные алгоритмы для программирования ДНК-роботов, которые уже успешно доставили лекарства в раковые клетки. «Это одна из важнейших работ в области», говорит Торстен-Ларс Шмидт, доцент кафедры экспериментальной биофизики в Кентском государственном университете, не принимавший участия в исследовании. «Ранее была алгоритмическая самостоятельная сборка, но не до такой степени сложности». В электронных компьютерах вроде того, что вы используете для чтения этой статьи, биты — это двоичные единицы информации, которые сообщают компьютеру, что делать. Они представляют дискретное физическое состояние лежащего в основе оборудования, обычно в виде наличия или отсутствия электрического тока. Эти биты — или даже электрические сигналы, реализующие их — передаются через схемы, состоящие из логических элементов, которые выполняют операцию с одним или несколькими входными битами и выдают один бит в качестве выхода. Комбинируя эти простые строительные блоки снова и снова, компьютеры могут запускать удивительно сложные программы. Идея, лежащая в основе ДНК-вычислений, состоит в том, чтобы заменить химическими связями электрические сигналы и нуклеиновыми кислотами — кремний, и создать биомолекулярное программное обеспечение. По мнению Эрика Винфри, компьютерного ученого из Калтеха и соавтора работы, молекулярные алгоритмы используют естественную способность обработки информации, вшитую в ДНК, но вместо того, чтобы отдавать управление природе, «процессом роста управляют компьютеры». За последние 20 лет в нескольких экспериментах использовались молекулярные алгоритмы для таких вещей, как игра в крестики-нолики или сборка различных фигур. В каждом из этих случаев последовательности ДНК должны были быть тщательно спроектированы, чтобы создать один конкретный алгоритм, который генерировал бы структуру ДНК. Что отличается в этом случае, так это то, что исследователи разработали систему, в которой одни и те же базовые фрагменты ДНК могут быть упорядочены для создания совершенно разных алгоритмов и, значит, совершено разных конечных продуктов. Этот процесс начинается с ДНК-оригами, метода складывания длинного участка ДНК в желаемую форму. Этот свернутый кусок ДНК служит «сидом» (семя, seed), которое запускает алгоритмический конвейер, подобно тому, как на ниточке, опущенной в подсахаренную воду, постепенно вырастает карамель. Семя остается по большей части тем же, независимо от алгоритма, и изменения вносятся только в несколько небольших последовательностей для каждого нового эксперимента.

Источник: http://portalinweb.com/sozdan-kompyuter-na-osnove-dnk-kotoryj-mozhno-pereprogrammirovat/
© Интернет портал