Программируемый компьютер на основе взаимодействующих цепочек ДНК испытали для решения арифметических задач. Для вычислений ему не нужны процессор и электронные компоненты: достаточно миллиардов молекул в небольшой капле солёной воды. О разработке сообщает Nature.
Система получила название Scaffolded DNA Computer — каркасный ДНК-компьютер. Её основу составляет длинная молекула, к которой должны присоединяться многочисленные короткие цепочки ДНК. После нагревания раствора и последующего охлаждения молекулы объединяются по заранее установленным правилам.
Учёные заранее задают последовательности ДНК так, чтобы наиболее устойчивое с энергетической точки зрения соединение соответствовало верному ответу. Цепочки конкурируют за определённые участки молекулы-каркаса. Итоговая структура становится носителем результата вычисления.
В ходе экспериментов компьютер выполнил свыше 700 операций. Исследователи протестировали десять программ, среди которых были сложение, умножение на три, деление на два и проверка чётности восьмибитных последовательностей, используемая для обнаружения ошибок. Задачу «10 плюс 3» система решила примерно за 30 секунд.
При работе с более крупными значениями скорость заметно снижалась. Расчёты для чисел примерно от 11 до 34 миллионов занимали до 14 часов. Хотя по быстродействию ДНК-компьютер значительно уступает кремниевым процессорам, он оказался эффективнее многих ранее созданных молекулярных систем.
Эксперимент показал и возможность повторного применения устройства. Три программы запускали до 24 раз, а один из опытов удалось возобновить через полтора года: после частичного высыхания раствора система снова заработала, когда в него добавили воду. Авторы не рассматривают технологию как замену обычным компьютерам, но допускают её использование для архивного хранения данных, производства программируемых материалов и выполнения отдельных операций внутри живых клеток.