Obrázek ukazuje příslušné „zadrátování" molekul DNA. Systém celkem 74 molekul DNA dokáže vypočítat druhou odmocninu z přirozeného čísla (ovšem pouze do velikosti 16; zvládne pracovat se 4bitovými binárními čísly) a zaokrouhlit ji na celé číslo. Má to nějaký význam, nebo jde pouze o hříčku?
(Kredit: Caltech / Lulu Qian)
Konkrétní uspořádání má samozřejmě spíše demonstrační účel a nikdo nepředpokládá, že by se pomocí podobného DNA počítače něco „počítalo"; ostatně výpočet odmocniny trvá v tomto případě až 10 hodin. Možné je ale nasazení tohoto stroje třeba pro analýzu krve, kde by stanovoval třeba koncentrace nějakých baterií a předával tuto informaci dál (ať už další molekule, nebo třeba pomocí připojeného mechanismu fluorescence, kdy by vyvolané světlo automaticky zachycoval detektor).
Lulu Qian, postdoktorand z Caltechu a hlavní autor článku, který byl publikován v časopisu Science, uvedl, že by v dalším výzkumu chtěli do světa DNA počítačů dostat co nejvíc metod používaných v klasických počítačích, třeba programovací jazyky a překladače (poznámka: není úplně jasné, jak si toto představit; kompilátor by měl asi prostě z abstraktních instrukcí automaticky vygenerovat odpovídající uspořádání obvodu z molekul DNA, takže programátor by nemusel mít speciální znalosti o „biochemickém hardwaru").
Co by mělo být důležité, nový DNA počítač byl postaven „standardizovaným" způsobem, jednotlivé součástky jsou přirovnávány k plug-and-play, což by mělo umožňovat dobrou škálovatelnost a snadnou modifikaci. Dosavadní pokusy většinou narážely na překážku, že systémy s příliš mnoha molekulami DNA nebo s příliš velkými molekulami DNA přestaly plnit svou funkci (tedy právě absence škálovatelnosti). Autoři tohoto výzkumu narazili na podobný problém v roce 2006, kdy sestavili vícevrstvý obvod ze 12 molekul DNA, problém však byl, že s rozšířením o každou další molekulu se proces výpočtu exponenciálně zpomaloval. Nové uspořádání by také mělo řešit problém šumu – vlákna DNA se nepárují zcela stoprocentně. Systém by ale měl být vybaven zesilovačem a zeslabovačem signálů, takže dejme tomu hodnoty menší než 10 % nebo větší než 90 % dokáže převést do čistě binární podoby.
Příslušná hradla z molekul DNA (buď jednovláknové kousky, nebo dvě vlákna, která jsou však komplementární pouze částečně, takže jim zbývají „volná" aktivní místa) fungují v tomto případě nikoliv na čipu, ale v solném roztoku ve zkumavce. Výpočty a komunikace se nerealizují zapínáním a vypínáním elektrického proudu, ale pomocí dalších molekul DNA, které se předávají mezi hradly a interagují s jejich aktivními místy.
„Výpočet" běží přednastaveným způsobem, takže nevadí, pokud se hradla ve zkumavce srážejí náhodně; vždy na sebe časem narazí potřebné molekuly a při předcházejících interakcích k žádné reakci nedojde..
Výsledek výpočtu odmocniny se nakonec stanoví podle změn koncentrace jednotlivých molekul DNA.
Zdroj: ScienceDaily
PŘEDPLATNÉ
ČLÁNKY DO MAILU