Исследователи создали программируемый молекулярный компьютер, который выполняет вычисления при помощи взаимодействующих цепочек ДНК. Для работы системе не требуется обычный процессор: миллиардов молекул, находящихся в небольшой капле соленой воды, достаточно для решения арифметических задач.
Разработка получила название Scaffolded DNA Computer — каркасный ДНК-компьютер. Она состоит из длинной молекулы-основы и множества коротких цепочек ДНК. Исследователи нагревают раствор, а затем охлаждают его. В этот момент молекулы соединяются друг с другом по заранее заданным правилам, пишет Nature.
Последовательности ДНК программируют таким образом, чтобы наиболее энергетически устойчивое сочетание молекул соответствовало правильному результату. Фактически цепочки конкурируют за возможность присоединиться к определенным участкам каркаса, а получившаяся структура кодирует ответ.
Во время испытаний система выполнила более 700 вычислений. Ученые проверили десять программ, включая сложение, умножение на три, деление на два и определение четности восьмибитных последовательностей, применяемое для выявления ошибок. Простой пример «10 плюс 3» компьютер решил примерно за 30 секунд.
Более сложные операции занимали значительно больше времени. Вычисление с числами в диапазоне примерно от 11 до 34 миллионов продолжалось до 14 часов. По скорости система пока несопоставима с кремниевыми процессорами, однако превосходит многие предыдущие молекулярные разработки.
Одним из важных преимуществ стала возможность повторного использования ДНК-компьютера. Три программы ученые запускали до 24 раз. Еще один опыт удалось повторить через полтора года: раствор частично высох, но система вновь заработала после добавления воды.
Авторы не рассчитывают заменить молекулами обычные компьютеры. В перспективе технология может применяться для архивного хранения информации, создания программируемых материалов и выполнения отдельных операций внутри живых клеток.
Комментарии 0