Вчені створили перший ДНК-комп'ютер, який самостійно виконує складання та множення без постійного живлення та участі людини

Вчені з ірландського Університету Мейнута (Maynooth University) створили один з найцікавіших на сьогодні молекулярних комп'ютерів на основі ДНК. Система здатна виконувати математичні операції — додавання, множення та ділення — використовуючи природні механізми відтворення ниток ДНК. Новим стало те, що обчислення проводяться ніби самі по собі, за аналогією з квантовим відпалом — запустили і просто чекаємо результату.

Джерело зображення: ШІ-генерація Grok/3DNews

Це не перший «комп'ютер» на основі ДНК. Однак усі попередні підходи в масі спиралися на складні, тривалі, енерговитратні та контрольовані процеси. І хоча навіть вони відрізнялися певними перевагами в порівнянні з «транзисторними» обчислювачами, перспективи їх були туманними.

У найзагальнішому випадку процес спирається на самостійну збірку безлічі коротких ланцюгів ДНК навколо довгої молекулярної основи, яка програмує задачу. Новий метод також використовує цей принцип, але процес супроводжується переходом системи в найбільш енергетично вигідний стан. Так, після короткого нагріву, що запускає процес, молекули самостійно перестраюються, а остаточна конфігурація ДНК стає відповіддю на обчислення. При цьому системі не потрібне постійне живлення або зовнішнє управління під час самого розрахунку — все йде само по собі. Фактично представлене рішення — це термодинамічний комп'ютер з використанням ДНК.

В експериментах ДНК-комп'ютер виконав десять різних програм. Прості операції займали близько 30 секунд, тоді як більш складні завдання — наприклад, додавання 100-бітних чисел з діапазоном значень до десятків мільйонів — вимагали приблизно 14 годин. Один і той же розчин вдалося використовувати для десятків послідовних обчислень без помітного погіршення результату, що також можна вважати проривом, адже раніше його щоразу потрібно було готувати заново. І хоча такий обчислювач все ще поступається електронним процесорам, його перевага також очевидна — це неймовірний паралелізм і вкрай низьке енергоспоживання.

Дослідники вважають, що ДНК-комп'ютери в майбутньому можуть зайняти нішу, недоступну традиційній електроніці: це надщільне зберігання даних, біосумісні обчислювальні пристрої та молекулярні системи, здатні працювати всередині організму. На відміну від кремнієвих чіпів, ДНК одночасно є носієм інформації та будівельним матеріалом для обчислювального механізму. Однак практичне застосування таких систем поки обмежене лабораторними умовами: залишаються проблеми швидкості, масштабування та надійного управління складними молекулярними реакціями.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки