Ученые создали ДНК-компьютер, который выполняет вычисления без электричества
Исследователи из Университета Мейнута в Ирландии разработали необычный молекулярный компьютер, в котором роль транзисторов выполняют молекулы ДНК. Система способна выполнять математические вычисления без использования электронных логических схем.
Изображение сгенерировано GeminiРазработка получила название Scaffolded DNA Computer (SDC). По данным ученых, это одна из самых сложных и быстрых молекулярных вычислительных систем, созданных на сегодняшний день. Во время испытаний компьютер успешно выполнил десять различных программ, включая обработку данных длиной до 100 бит.
В отличие от обычных процессоров, где информация обрабатывается при помощи транзисторов, SDC использует взаимодействия между основаниями ДНК — аденином, тимином, цитозином и гуанином. Именно последовательность молекул определяет логику будущих вычислений.
Компьютер построен с помощью технологии ДНК-оригами. Ученые создают длинную основную цепочку ДНК и сотни коротких синтетических фрагментов, которые работают как молекулярные «скрепки». После помещения в раствор воды и солей, а также цикла нагрева и охлаждения, молекулы самостоятельно собираются в заранее запрограммированную вычислительную структуру.
Программа фактически записывается прямо в последовательностях ДНК. После запуска химических реакций молекулы постепенно перестраиваются, стремясь к наиболее стабильному состоянию. Итоговая конфигурация и становится результатом выполнения алгоритма.
Во время экспериментов система успешно выполнила сложение, вычитание, умножение и деление, а также справилась со 100-битными вычислениями без ошибок. При этом важно понимать, что компьютер не является полностью «бесплатным» с точки зрения энергии: логические операции действительно происходят без электричества, но для запуска процесса используется нагрев, а создание и считывание ДНК требуют внешнего лабораторного оборудования.
Ученые считают, что молекулярные вычисления могут найти применение там, где традиционные кремниевые процессоры использовать сложно. ДНК уже рассматривается как чрезвычайно плотный носитель информации, а подобные системы в перспективе могут выполнять вычисления непосредственно внутри живых клеток, анализируя биологические процессы и реагируя на признаки заболеваний.
На данный момент Scaffolded DNA Computer остается экспериментальной лабораторной технологией и не претендует на замену современных CPU. Однако работа демонстрирует принципиально новый подход к вычислениям, в котором программируемое поведение молекул становится основой будущих вычислительных систем.
© iXBT
