В новом устройстве логическими элементами, обрабатывающими сигналы по заранее заданным правилам, выступают молекулы ДНК. Входящими и исходящими сигналами тоже служат нити из аминокислот (иллюстрация Caltech/Lulu Qian).

Калифорнийские инженеры создали наиболее продвинутый на сегодняшний день компьютер, использующий для своих вычислений нити ДНК.

Коротких синтетических молекул (одно- и двухцепочечных) было задействовано 130 штук, что, по утверждению Nature, делает новую логическую схему в пять раз производительнее предшественников. Мы же видели образец 2006 года со 128 логическими вентилями, каждый из которых представлял собой сразу несколько ДНК.

Но это, конечно, не означает, что новинка совсем уж неинтересна. Так, новый биологический компьютер – первый в своём роде способный решать задачи на извлечение квадратных корней. (Или, по крайней мере, первый, перед которым такие задачи были поставлены.)

Авторы разработки – Эрик Уинфри (Erik Winfree) и Лулу Цянь (Lulu Qian) из Калифорнийского технологического института. Они создавали своё детище, чтобы «исследовать принципы передачи и обработки информации в биологических системах и произвести биохимические комплексы, способные на принятие решений».

ДНК-компьютер должен был научиться вычислять квадратные корни всех чисел меньше 15 и округлять ответ до ближайшего целого числа. Чтобы представлять данные в бинарной системе счисления, были сконструированы четыре нити ДНК. Каждая была добавлена в пробирки с солевым раствором, в котором содержались системы логических вентилей (все взаимодействия были заранее запрограммированы).

Результатом вычислений были цвета пробирок (химические реакции давали флуоресценцию), которые преобразовывались в двузначный бинарный код. Последний затем переводился в десятичный ответ.

 

Определение квадратного корня было выбрано для демонстрации работоспособности принципа и является лишь одним из возможных вариантов задач. Жаль только, что вычисление решения одного примера занимает у биологической машины целых 10 часов.

Детали – в пресс-релизе Caltech и в статье, опубликованной в журнале Science. Кстати, в ней учёные утверждают, что описанные ими системы можно будет в дальнейшем использовать для создания более крупных схем.