Ustvaril računalnik, ki temelji na DNA, ki je dokončno mogoče reprogramirati

Domneva se, da nas bo DNA prihranilo od računalnikov. Zahvaljujoč napredkom v zamenjavo silicijevih tranzistorjev, računalniki, ki temeljijo na DNK obljubo, da nam z masivno vzporedno računalniške arhitekture, so zdaj nemogoče. Ampak tukaj je rub: molekulske vezja, ki so bile ustvarjene do sedaj niso imeli nikakršne prožnosti. Danes uporaba DNK za izračun - to je isto kot "ustvariti nov računalnik z novo opremo, ki delujejo samo en program," je dejal znanstvenik David Doty.

Doty, profesor na kalifornijski univerzi Davis, in kolegi odločil, da bi ugotovili, kaj je potrebno za ustvarjanje DNA računalnik, ki je dejansko mogoče reprogramirati.

Računalniški DNA

V članku, objavljenem ta teden v reviji Nature, Doty in njegovi kolegi na University of California in University of Maynooth je pokazala prav to. Ti so pokazali, da je mogoče s preprostim sprožilec, da bi isto osnovo določene molekule DNK za izvajanje več različnih algoritmov. Čeprav je ta raziskava je še vedno raziskovalni v naravi, v prihodnje se lahko uporablja reprogramirati molekularne algoritme za programiranje robotov DNK, ki so že uspešno dostavljena zdravila, rakavih celic.

"To je ena izmed najpomembnejših del na tem področju," pravi Lars-Thorsten Schmidt, izredni profesor na oddelku za eksperimentalno biofiziko na Kent State University, ki ni bila vključena v raziskavo. "Prej algoritmični self-montaža, ne pa tudi na stopnjo težavnosti."

V elektronskih računalnikov, kot je dejstvo, ki ga uporabljate, da preberete ta članek - bitov binarnih bitov informacij, ki povedo, računalnik, kaj storiti. Predstavljajo diskretno fizično stanje osnovne strojne opreme, običajno v obliki prisotnosti ali odsotnosti električnega toka. Te bitov - ali celo električne signale, ki jih izvajajo - se prenašajo skozi vezje, sestavljena iz logičnih elementov, ki opravljajo operacijo z enim ali več vhodnih bitov in izhodne en bit kot izhod.

znova in znova združuje teh preprostih gradnikov, lahko računalniki presenetljivo sofisticirane programe. Ideja računalništvo DNK, je za zamenjavo kemijske vezi električne signale in nukleinskih kislin - silicij, in ustvariti biomolekularno programske opreme. Po Erik Winfree, računalniški znanstvenik iz Caltech in sodelovanju, molekularne algoritmi uporabljajo naravno sposobnost za obdelavo informacij, všit v DNK, vendar namesto da nadzorne narave, "kontrolne proces rasti računalnikov za."

V zadnjih 20 letih v več poskusih, molekularne algoritmi za stvari, kot tic-tac-toe ali je sestavljen iz različnih kosov. V vsakem od teh primerov je bilo zaporedje DNK je treba skrbno, da se ustvari poseben algoritem, ki je ustvarila strukturo DNK. Kaj je drugače v tem primeru je dejstvo, da so raziskovalci razvili sistem, v katerem se lahko naročite enake osnovne DNA fragmenti ustvariti povsem različne algoritme in s tem na različne končne izdelke. Ta proces se prične z metodo DNK origami zložljivih globoko odsek DNA v želeno obliko. Ta del DNK služi kot zložiti "Sid" (seme, seme), ki sproži algoritmov transporter, tako kot nit, v spuščenem podsaharennyh vodi postopoma raste karamelni sladkor. Seme v veliki meri ostaja enak, ne glede na algoritem, in spremembe le na več manjših sekvenc za vsak nov poskus.

Ko so raziskovalci so ustvarili seme dodamo kot raztopino 100 drugih verige DNA, fragmentov DNA. Ti delci, od katerih je vsak sestavljen iz edinstvenih lokacijo 42 nukleobaze (štirje glavni biološke spojine, ki obsegajo DNA) vzeta iz velike zbirke fragmentov DNA 355 ustvarja znanstveniki. Če želite ustvariti drugačen algoritem, znanstveniki morali izbrati drug niz začne fragmentov. Molekularna algoritem vključuje naključni sprehod, zahteva različne sklope fragmentov DNK, ki uporablja algoritem za izračun. Ker so te DNK fragmente pridružila pri montaži, da se tvori vezje, ki izvaja izbrano molekulsko algoritem na vstopnih bitov zagotovljene LED.

Z uporabo tega sistema, so znanstveniki ustvarili 21 različnih algoritmov, ki se lahko opravljajo naloge, kot so prepoznavanje mnogokratniki tri, izbiro vodstva, vzorci proizvodnje in oceno do 63. Vsi so bili izvedeni z uporabo različnih kombinacij istih 355 fragmentov DNK teh algoritmov. Seveda, da bi napisali kodo tako pada DNA fragmentov v cev, dokler ga ne dobijo, vendar je to stvar je model za prihodnje ponovitve prilagodljivo računalniško podprtega DNK. Če imate Doty, Winfrey in Woods svojo pot, molekularna programerji jutrišnjega dne niti misliti ne bodo biomehanika podlaga svoje programe na enak način kot sodobni programerji ne bi bilo treba razumeti fizike tranzistorjev za pisanje dobre programske opreme.

Možne uporabe te tehnologije nano sestavljanje domišljije, ampak te napovedi temeljijo na našem razmeroma omejeno razumevanje nano svetu. Alan Turing ni mogel napovedati pojav interneta, tako da lahko pričakujemo, da bo uporaba molekularnih informatike nerazumljivo.

Kaj bo lahko molekularne računalnike? Povejte nam v našem klepetu v telegramu.