Разработку представила команда Университета Мейнут, а результаты были опубликованы в журнале Nature. Как поясняют авторы, роль вычислительного устройства выполняет смесь воды, соли и специально спроектированных молекул. Система уже справилась с сложением, умножением и делением.
Компьютер получил название Scaffolded DNA Computer, или SDC. Его основой служит длинная нить ДНК, выступающая в качестве каркаса, и более короткие фрагменты, которые могут присоединяться к ней. Последовательности этих фрагментов заранее подбираются так, чтобы их взаимодействие давало нужный результат.
Как молекулы находят ответ
Смесь нагревают, а затем охлаждают. В ходе этого процесса нити ДНК соединяются и образуют структуру, в которой закодирован ответ на математическую задачу.
Добавьте GSMinfo в источники в Google News Чтобы видеть наши публикации в своей ленте новостейВ основе подхода лежит термодинамика: систему проектируют таким образом, чтобы правильному результату соответствовало энергетически выгодное состояние. Молекулы постепенно переходят в него благодаря естественным взаимодействиям. В то же время это не означает полного отсутствия затрат энергии: смесь нужно подготовить, нагреть, а полученный результат — считать с помощью лабораторных средств.
Исследователи протестировали десять молекулярных программ, в том числе вычисления с данными длиной до 100 битов. Простое сложение чисел 10 и 3 заняло примерно 30 секунд. Эксперимент с числами в диапазоне от примерно 11 до 34 миллионов занял до 14 часов.
Систему также удалось использовать повторно: она выполнила до 25 последовательных вычислений. Это важно для практического применения, ведь молекулярное устройство не обязательно создавать заново после каждой задачи.
По скорости такой компьютер значительно уступает кремниевым процессорам. Исследователей интересуют другие возможности: сочетание вычислений с хранением информации в ДНК и работа непосредственно в биологической среде. В перспективе подобные системы могли бы реагировать на молекулярные признаки заболеваний внутри клеток. Пока команда продемонстрировала вычисления в лабораторной смеси — для таких применений ещё требуются дальнейшие исследования.
