Перший молекулярний комп’ютер обчислює квадратні корені
Вчені давно намагаються реалізувати на молекулярному рівні крихітні пристрої. Органічні двигуни, транзистори, перемикачі й інші елементи можуть стати комплектуючими, з яких будуть виготовлятися біологічні пристрої для боротьби з різними захворюваннями або для виконання інших дій всередині людського організму. Група дослідників з Каліфорнії оголосила про те, що їм вдалося зробити дуже великий і важливий крок у вищезгаданому напрямку. В одному з експериментів, з’єднавши у певній послідовності між собою 74 ланцюжки ДНК, їм вдалося створити елемент схеми біологічного комп’ютера, здатний обчислювати значення квадратного кореня із заданого числа.
На даний час створена схема є найбільшою біохімічною схемою, коли-небудь зробленою вченими. "Подальша розробка подібних схем може стати основою для створення нових типів діагностичних тестів і біологічних датчиків, здатних виконувати свої функції прямо усередині організму людини і не чинити на організм при цьому ніякого впливу", – розповідає Ерік Вінфрі (Erik Winfree), професор Каліфорнійського технологічного інституту і один із співавторів даних досліджень.
Для створення біохімічної схеми Вінфрі та аспірант Лулу Кіен (Lulu Qian) використовували короткі ланцюжки ДНК для створення ряду логічних елементів, тригерів, які міняють свій стан при контакті з іншою молекулою. У комп’ютерних чіпах тригери складаються з кількох електронних транзисторів, які з’єднані між собою у відповідності зі схемою на кремнієвому чіпі. Вінфрі і Кіен створили свої "транзистори" у пробірці. "Робота нашого тригера, заснованого на ДНК, дещо схожа на роботу транзисторного елемента. Проте існує одна відмінність – наш біохімічний пристрій реагує на інший фактор – концентрацію молекул певного типу".
Ланцюжки ДНК, з’єднані у схему, можуть обчислювати квадратний корінь числа до 15, при цьому результат приводиться до найближчого цілого числа. Навіть при такій простоті обчислень, з якою може зрівнятися хіба що використання логарифмічної лінійки, для роботи "молекулярного" калькулятора потрібно дуже, дуже багато часу. Оскільки у роботі використовується ряд повільних реакцій, час спрацьовування кожного елемента схеми знаходиться у діапазоні від 30 до 60 хвилин, а повна операція зі знаходження квадратного кореня займає близько 10 годин часу.
Ерік Вінфрі стверджує, що в їх роботі швидкість і точність не найважливіші. Найважливішим він вважає розробку правильної і працездатної структури елементів біохімічних схем, з яких надалі будуть створюватися більш складні і швидкі пристрої. Вінфрі та його колеги створили перші зразки подібних схем у 2006 році, з того часу їм вдалося суттєво спростити види зв’язків між елементами, що у подальшому дозволило без обмежень збільшувати кількість елементів у схемі. Інші фахівці та науковці з цієї області висловили бурхливе захоплення результатами експериментів Вінфрі, які, за їхніми словами, відкрили перед ними нове широке поле діяльності.
Джерело: http://dailytechinfo.org
Коментарі: