ساخت کامپیوتر مایع از دی ان ای
برای قرن‌ها، دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) به عنوان نوعی دستورالعمل برای زندگی عمل می کرده است که نه تنها الگوهایی را برای مجموعه وسیعی از ساختارهای شیمیایی، بلکه ابزاری برای مدیریت تولید آنها ارائه می کند.
به گزارش سیناپرس، در سال‌های اخیر، مهندسان نقش کاملاً جدیدی را برای قابلیت‌های منحصر به فرد دی ان ای، به عنوان پایه ای برای یک کامپیوتر بیولوژیکی، کشف کرده اند. با وجود گذشت ۳۰ سال از اولین نمونه اولیه، اکثر کامپیوترهای دی ان ای برای پردازش بیش از چند الگوریتم مناسب با مشکل مواجه شده اند.
اکنون گروهی از محققان چینی به یک مدار مجتمع (DIC) دی ان ای دست یافته اند که هدف کلی تری دارد. گیت های کامپیوتر مایع آنها می تواند ۱۰۰ میلیارد مدار را تشکیل دهد که تطبیق پذیری بالای آن را نشان می دهد که هر کدام قادر به اجرای برنامه خود هستند.
محاسبات دی ان ای پتانسیل ایجاد ماشین‌هایی را دارد که جهش‌های قابل توجهی در سرعت و ظرفیت ارائه می دهند و مانند محاسبات کوانتومی، رویکردهای مختلفی وجود دارد که می توان اتخاذ کرد. در اینجا، دانشمندان می خواستند چیزی بسازند که نسبت به تلاش های قبلی با طیف وسیع تری از کاربردهای بالقوه، سازگارتر باشد.
محققان در مقاله خود می نویسند: برنامه ریزی و مقیاس پذیری دو عامل مهم در دستیابی به محاسبات همه منظوره هستند.به گزارش سیناپرس، برنامه نویسی، مشخصات دستگاه را قادر می سازد تا الگوریتم های مختلف را انجام دهد، در حالی که مقیاس پذیری امکان مدیریت حجم فزاینده ای از کار را با افزودن منابع به سیستم فراهم می کند.
برای کار ، تیم پژوهشی روی چیزی که آنها آرایه های دروازه ای قابل برنامه ریزی مبتنی بر دی ان ای یا DPGA نامیدند، تمرکز کردند: بخش‌های کوتاهی از دی ان ای که با هم ثابت شده اند تا ساختارهای بزرگ تری ایجاد کنند که می توان آنها را در مدارهای مجتمع از ترکیب‌های مختلف ساخت.
این آرایه های قابل برنامه ریزی مبتنی بر دی ان ای با اختلاط رشته‌های دی ان ای با مایع بافر در لوله های آزمایش، با تکیه بر واکنش‌های شیمیایی برای ایجاد پیوست‌ها و ترکیب‌های مورد نیاز برای ساخت مدارهای مجتمع که محققان در نظر داشتند، ساخته شدند.
برخی مدل سازی‌های دقیق نیز مورد نیاز بود تا نحوه مدیریت سیگنال‌های ورودی و خروجی و اجرای توابع منطقی، درست مانند یک کامپیوتر استاندارد، مشخص شود.به گزارش سیناپرس،به عنوان مثال، دانشمندان در طول آزمایشات خود توانستند مدارهایی برای حل معادلات درجه دوم و ریشه های مربع ایجاد کنند. محققان می گویند که در ادامه این خط، این سیستم ها را می توان برای اهدافی مانند تشخیص بیماری تطبیق داد.
علاوه بر این، سیستم‌های آزمایشی میزان تضعیف سیگنال یا کاهش تدریجی قدرت سیگنال را در حین حرکت نشان ندادند. این یکی دیگر از بخش‌های کلیدی توانایی ساخت رایانه‌های دی ان ای است که می توانند مقیاس و سازگار شوند.
به گزارش سیناپرس، محققان در خاتمه می نویسند: توانایی ادغام شبکه های قابل برنامه ریزی مبتنی بر دی ان ای در مقیاس بزرگ بدون تضعیف سیگنال آشکار، گامی کلیدی به سمت محاسبات دی ان ای همه منظوره است.
شرح کامل این تحقیق در آخرین شماره مجله تخصصی Nature منتشر شده است.
مترجم: فاطمه امینی
No tags for this post.
