ДНК-логика

 


Обе системы представляют собой не более чем соединяющиеся и разъединяющиеся комплементарные ДНК-последовательности. На основе этой новой схемы расстегивание и расстегивание цепочек, подобно застежке-«липучке», моделирует логические операции, такие как «если A и С, то D» (так называемые «A and C» ворота), которые лежат в основе электронных вычислительных систем. Но вместо определенного напряжения, которое в твердотельной электронике обозначает состояния A, С и D, в ДНК-компьютерах используется концентрация определенных ДНК-цепочек. За каждую операцию отвечает группа так называемых логических ворот. Так, операцию «A and C» могут проводить одни ворота, состоящие из цепочек состояния B (промежуточного агента)? переплетающих цепочки состояния системы A.

Новая система может проводить относительно сложные последовательности операций, поскольку выход одной операции является входом для другой. Исследователи смогли объединить 12 различных ворот в пяти каскадных уровнях. По сообщению, опубликованному 8 декабря в журнале Science, этот процесс занимает многие часы. «Способность ДНК производить сложные вычисления напрямую связана с их способностью строить сложные сети, – говорит Винфри (Winfree). – Сейчас мы в преддверии построения больших сетей и сложных систем. Другим подходом к ДНК-вычислениям, с помощью которого биологический компьютер научили играть в крестики-нолики, является применение энзимов на основе ДНК и РНК. Эти энзимы пока еще не показали потенциала в плане проведения последовательности операций».

Ахиллесовой пятой вычислительных ДНК-компьютеров является необходимость объединения столь большого количества ворот, что входной сигнал получается «грязным». Это как если бы в электронике сигнал 1 обозначал бы целый диапазон от 0 до 0,5 вольта. Для создания группы ворот, которая бы действовала как порог, применяется абсорбция реагентов, позволяющая регулировать их концентрации. Другие ворота занимаются тем, что усиливают корректный, но слабый сигнал, что достигается дополнительным производством ДНК-цепочек. По утверждению исследователей, подобная система могла бы контролировать работу предполагаемой ДНК-фабрики по производству нанообъектов.



Источник: В мире науки