به گزارش آماج، پژوهشگران دانشگاه مینوت در ایرلند یک سامانه محاسباتی مبتنی بر DNA ساختهاند که بدون استفاده از مدارهای الکتریکی میتواند محاسبات ریاضی انجام دهد. این سیستم با بهرهگیری از رشتههای DNA و واکنشهای شیمیایی، توانسته چندین برنامه مولکولی از جمله محاسبات ۱۰۰ بیتی را اجرا کند.
کامپیوتری که با واکنشهای شیمیایی محاسبه میکند
این فناوری نمونهای از محاسبات مولکولی است؛ رویکردی که در آن بهجای ترانزیستورها و جریان الکتریکی، از مولکولها برای نمایش اطلاعات و اجرای عملیات محاسباتی استفاده میشود.
در سامانه جدید، پژوهشگران از ساختاری موسوم به اوریگامی DNA استفاده کردند. در این روش، یک رشته بلند DNA نقش داربست اصلی را ایفا میکند و صدها رشته کوتاهتر و طراحیشده بهطور اختصاصی، بخشهای مختلف ساختار را شکل میدهند.
ساخت شبکه محاسباتی با رشتههای DNA
پژوهشگران ابتدا ساختار مورد نظر را با استفاده از نرمافزار طراحی کردند. سپس رشتههای DNA را درون یک لوله آزمایش حاوی مقدار کمی آب و نمک قرار دادند.
با گرم و سپس سرد کردن محلول، رشتههای DNA طبق الگوی از پیش تعیینشده به یکدیگر متصل شدند و یک ساختار منظم و میکروسکوپی را بهصورت خودآرا ایجاد کردند. این ساختار در ادامه بهعنوان شبکهای برای اجرای عملیات محاسباتی مورد استفاده قرار گرفت.
انجام محاسبات ۱۰۰ بیتی
برای ارزیابی عملکرد این سامانه، پژوهشگران ۱۰ برنامه مولکولی مختلف را روی آن آزمایش کردند. این سیستم توانست عملیات پایهای جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را انجام دهد و محاسبات ۱۰۰ بیتی را نیز پردازش کند.
نکته مهم این فناوری آن است که فرایند محاسبه در آن به جریان برق وابسته نیست. بهجای عبور سیگنالهای الکتریکی از مدارهای رایانهای، تغییرات شیمیایی و برهمکنش میان رشتههای DNA اطلاعات را پردازش میکنند.
کاربردهای احتمالی کامپیوترهای مولکولی
پژوهشگران معتقدند محاسبات مبتنی بر DNA میتواند در آینده در حوزههایی مانند ذخیرهسازی بلندمدت دادهها و برخی کاربردهای کممصرف محاسباتی مورد توجه قرار گیرد. چگالی بالای اطلاعاتی DNA نیز یکی از عواملی است که این مولکول را برای پژوهشهای مرتبط با ذخیرهسازی داده جذاب کرده است.
یکی دیگر از چشماندازهای مطرحشده، استفاده از سامانههای مولکولی درون سلولهای زنده است. چنین فناوریهایی در صورت توسعه و اثبات ایمنی و قابلیت اطمینان میتوانند در آینده برای شناسایی برخی الگوهای مولکولی مرتبط با بیماریها مورد بررسی قرار گیرند.
این فناوری هنوز جایگزین رایانههای معمولی نیست
با وجود انجام محاسبات ۱۰۰ بیتی، این دستاورد به معنای آن نیست که رایانههای DNA میتوانند در شرایط فعلی جایگزین رایانههای الکترونیکی شوند. سامانههای مولکولی هنوز با چالشهایی مانند سرعت پردازش، کنترل واکنشها، خواندن نتایج و مقیاسپذیری روبهرو هستند.
اهمیت این پژوهش بیشتر در نشان دادن ظرفیت DNA بهعنوان بستری برای اجرای محاسبات پیچیده است؛ مسیری که میتواند به توسعه نسل جدیدی از فناوریهای زیستی و مولکولی کمک کند.
برای دنبال کردن تازهترین اخبار فناوری، هوش مصنوعی، زیستفناوری و دستاوردهای علمی جهان، به آماج مراجعه کنید.
