Исследователи из Университета Мейнут (MU) разработали первый в своем роде ДНК-компьютер, описанный как один из самых сложных и быстрых молекулярных компьютеров, о которых когда-либо сообщалось.
Представленная система, опубликованная в журнале Nature, представляет собой молекулярный компьютер, созданный из цепочек ДНК, который может выполнять умножение, деление и сложение. В отличие от обычных компьютеров, работающих на кремниевых чипах, эта система представляет собой совокупность взаимодействующих цепочек ДНК в воде, не требующую постоянного источника питания. Для запуска вычислений достаточно небольшого нагрева.
Исследователи создали ДНК-компьютер, добавив в пробирку небольшую каплю воды и соли, а также короткие фрагменты ДНК и более длинный каркас ДНК. Смесь нагревают, а затем охлаждают, что позволяет ДНК выполнять вычисления. «Молекулы взаимодействуют, образуя структуру, и эта структура и есть ответ», — объясняют исследователи, — Одно из ключевых нововведений заключается в том, что система естественным образом находит ответ без необходимости постоянного подвода энергии».
Исследователи запустили 10 программ, в том числе для 100-битных вычислений. Один эксперимент включал сложение чисел в диапазоне от 11 до 34 миллионов, и для получения результата потребовалось до 14 часов, в то время как сложение 10 и 3 заняло всего 30 секунд.
Было доказано, что разработанный исследователями ДНК-компьютер надёжен и может использоваться повторно, выполняя до 25 различных вычислений подряд. «Реакция происходит быстро, но не так быстро, как в кремниевых устройствах, да это и не требуется. Но по сравнению с другими ДНК-компьютерами наш — самый быстрый», — считают ученые.
Исследование открывает новые возможности для долгосрочного хранения данных, энергоэффективных вычислений и, со временем, создания молекулярных систем, которые смогут работать внутри клеток для таких целей, как выявление заболеваний.