ДНК-компьютеры: теперь исследователи создали жидкий компьютер
В последние годы инженеры исследуют новую роль уникальных возможностей молекулы ДНК как основы биологического компьютера. К сожалению, несмотря на то, что с момента создания первого прототипа прошло 30 лет, большинству ДНК-компьютеров так и не удалось разработать несколько специализированных алгоритмов.
Группа китайских исследователей теперьразработала интегральную схему ДНК (DIC), имеющую гораздо более общее назначение. Ворота жидкостного компьютера могут образовывать до 100 миллиардов цепей, демонстрируя его универсальность: каждый из них способен выполнять свою собственную программу.
ДНК-вычисления обладают потенциалом для создания машин, обеспечивающих значительный скачок в скорости и мощности. Как и в случае с квантовыми вычислениями, здесь можно использовать несколько подходов. В этом случае ученые хотели создать что-то более адаптируемое, чем предыдущие попытки, с более широким спектром потенциальных применений.
«Программируемость и масштабируемость — два важнейших фактора в достижении вычислений общего назначения», — пишут исследователи в опубликованной статье.
«Программируемость позволяет указать устройству для выполнения различных алгоритмов, а масштабируемость позволяет ему выполнять растущий объем работы по мере добавления ресурсов в систему».
Чтобы добиться этого, команда сосредоточилась на том, что она назвала программируемыми вентильными матрицами на основе ДНК, или DPGA: короткие сегменты ДНК, соединенные вместе для создания более крупных структур, которые затем можно было встроить в интегральные схемы различных комбинаций.
DPGA были получены путем смешивания цепей ДНК с буферной жидкостью в пробирках с использованием химических реакций для создания связей и комбинаций, необходимых для создания CID, к которым стремились исследователи.
Детальное моделирование также требовалось, чтобы понять, как обрабатывать входные и выходные сигналы и выполнять логические функции, как в обычном компьютере. Более крупные схемы, слишком большие для одного DPGA, были разбиты на компоненты для сборки.
Схема строения ДНК
Вычислительные функции были сопоставлены с молекулами ДНК в пробирке. (Льв и др., Природа, 2023)
В ходе экспериментов ученым удалось создать схемы, например, для решения квадратных уравнений и квадратных корней. По мнению исследователей, эти системы можно адаптировать для таких целей, как диагностика заболеваний.
Кроме того, экспериментальные системы показали плохое затухание сигнала, то есть постепенную потерю силы сигнала по мере его распространения. Это еще один фундаментальный аспект возможности создания ДНК-компьютеров, способных масштабироваться и адаптироваться.
Мы еще далеки от реализации всего потенциала ДНК-вычислений, но в последние годы ученые добились значительного прогресса в модификации этой биологической формы памяти для использования в обычных вычислительных задачах.
«Возможность интегрировать крупномасштабные сети DPGA без видимого затухания сигнала знаменует собой важный шаг на пути к ДНК-вычислениям общего назначения», — пишут исследователи.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикаций новых статей «Экономические сценарии».
Статья «ДНК-компьютеры: исследователи создали жидкий компьютер» взята из Scenari Economici .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/computer-a-dna-ora-i-ricercatori-hanno-realizzato-un-computer-liquido/ в Sat, 16 Sep 2023 06:00:19 +0000.