Фото: Markus Tisse/FlickrЧунлей Го из Университета Рочестера в штате Нью-Йорк совместно с коллегами разработали компьютер, который использует 32 цепи ДНК для хранения и обработки информации. Он способен вычислить квадратный корень из 1, 4, 9, 16, 25 и т. д. вплоть до 900.
До последнего времени биокомпьютерам не удавалось провести сложные математические операции. Десятибитная программируемая логическая схема на основе 32 цепей ДНК смогла справиться с этой задачей.
Стоит отметить, что в ДНК-компьютере ввод и вывод данных демонстрирует изменение концентрации молекул в пробирке, тогда как в обычных компьютерах данные вводятся в систему, обрабатываются в ней и выводятся как результат.
В ходе эксперимента исследователи закодировали в десяти звеньях ДНК число от 1 до 900 и прикрепили к ним флуоресцентные метки. Поскольку каждая цепь ДНК достраивает себе парную по принципу комплементарности или соответствия, ученые использовали этот процесс, контролируя процесс достраивания так, чтобы цвет флуоресценции соответствовал определенному квадратному корню.
«Исследование представляет более универсальный подход для применения в биологии и биоинженерии», — заявили авторы работы, предположив, что однажды ДНК-компьютеры смогут полностью заменить кремниевые. «ДНК-вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии, но имеют большие перспективы для решения проблем, которые слишком сложны или даже невозможны для современных компьютеров на основе кремния», — пояснили они.
В 2017 году французские ученые из Института Садрона успешно закодировали и затем прочитали слово Sequence (оно было представлено в ASCII-коде) с помощью последовательности синтетических полимеров, доказав, что в молекулах полимеров можно хранить информацию, и занимать она будет в 100 раз меньше физического места, чем на обычных жестких дисках.
Между тем другая группа европейских ученых планирует в 2022 году представить решение на базе белков миозина и кинезина. Биокомпьютер должен работать, как и квантовые компьютеры, по принципу параллельных вычислений. При этом разработчики планируют, что «белковый» компьютер превзойдет по производительности квантовые.
См. также: «Биосинтетический двухъядерный компьютер в живой клетке»В марте 2019 года стало известно, что ученые создали компьютер на основе ДНК, который возможно перепрограммировать. Они показали, что простой триггер можно использовать, чтобы один и тот же базовый набор молекул ДНК мог реализовывать множество различных алгоритмов.
См. также: «Биология для программистов: как инженерный подход меняет мир»
