Za ostatnimi doniesieniami stoją przedstawiciele Maynooth University i autorzy publikacji zamieszczonej w Nature. Komputer molekularny ich autorstwa składa się z nici DNA umieszczonych w niewielkiej ilości wody. Taki układ potrafi wykonywać działania matematyczne, a jego działanie opiera się na samoczynnym układaniu się cząsteczek w najbardziej stabilną energetycznie strukturę.
Nowa konstrukcja, zwana SDC (Scaffolded DNA Computer), wykorzystuje specjalnie zaprojektowane fragmenty DNA. O ile w tradycyjnym komputerze informacje są przetwarzane dzięki zmianom stanów elektrycznych tranzystorów, tak w przypadku irlandzkiego wariantu rolę “procesora” pełnią interakcje między cząsteczkami DNA.
Przygotowanie takiego urządzenia jest zaskakująco proste. Naukowcy umieszczają w probówce krótkie nici DNA, dłuższą nić pełniącą funkcję molekularnego rusztowania oraz wodę z solą. Następnie na przemian podgrzewali i schładzali mieszaninę. Za sprawą tego procesu poszczególne fragmenty DNA zaczynają łączyć się ze sobą w określony sposób. Powstająca struktura zawiera informację będącą wynikiem obliczeń.
Wykorzystanie termodynamiki stanowi klucz do sukcesu. Zamiast nieustannie dostarczać energię, aby wymuszać kolejne operacje, komputer molekularny może zejść do stabilnego stanu energetycznego. Innymi słowy, odpowiedź na zadane zadanie wynika z naturalnego procesu samorzutnego porządkowania się cząsteczek. Członkowie zespołu badawczego przetestowali dziesięć różnych programów molekularnych. System wykonywał między innymi dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie, a eksperymenty obejmowały również obliczenia na danych o długości do 100 bitów. Wykonanie obliczenia takiego jak 10+3 zajęło urządzeniu około 30 sekund, ale już bardziej wymagające działania, obejmujące liczby od około 11 do 34 milionów, wymagały nawet 14 godzin.
Takie wyniki nie oznaczają, że DNA w najbliższym czasie zastąpi procesory w komputerach osobistych. Powyższy system jest znacznie wolniejszy od współczesnych układów krzemowych. Jego przewagą jest jednak zupełnie inny sposób przetwarzania informacji oraz możliwość pracy bez ciągłego zasilania elektrycznego. Co więcej, urządzenie okazało się wielokrotnego użytku, ponieważ badacze przeprowadzili na nim nawet 25 kolejnych obliczeń.
Czytaj też: Jedna bila działa jak komputer. Poznaliśmy niezwykłe granice obliczeń
Właśnie dlatego możemy mówić o potencjalne większym niż tylko ciekawostkowy. DNA jest znane jako niezwykle wydajny nośnik informacji, dlatego podobne układy mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w długoterminowym przechowywaniu danych. Naukowcy wskazują również na możliwość tworzenia molekularnych systemów działających w środowisku biologicznym, na przykład takich, które mogłyby wykrywać określone procesy związane z chorobami. Na razie jest to jednak przede wszystkim eksperyment pokazujący, że pojęcie komputera można rozumieć znacznie szerzej niż urządzenie zbudowane z krzemu.
Źródło: Nature
