由DNA制成的液體計(jì)算機(jī)包含數(shù)十億個(gè)電路

對(duì)于億萬(wàn)年，脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸）已成為一種生活指導(dǎo)手冊(cè)，不僅為各種化學(xué)結(jié)構(gòu)提供了模板，而且還提供了管理其生產(chǎn)的手段。

近年來(lái)，工程師們已經(jīng)探索了分子獨(dú)特能力的微妙新作用，如生物計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ).然而，盡管逝去30年自第一個(gè)原型以來(lái)，大多數(shù)DNA計(jì)算機(jī)一直在努力處理一些量身定制的算法。

來(lái)自中國(guó)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)研究人員現(xiàn)在已經(jīng)提出了一種更通用的DNA集成電路（DIC）。他們的液體計(jì)算機(jī)的門(mén)可以形成驚人的1000億個(gè)電路，顯示出它的多功能性，每個(gè)電路都能夠運(yùn)行自己的程序。

DNA計(jì)算有可能創(chuàng)造出在以下方面提供重大飛躍的機(jī)器速度和能力，并且 – 與量子計(jì)算– 可以采取多種方法。在這里，科學(xué)家們希望建造比以前的努力更具適應(yīng)性的東西，具有更廣泛的潛在用途。

“可編程性和可擴(kuò)展性構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的兩個(gè)關(guān)鍵因素，”研究人員說(shuō)。寫(xiě)在他們發(fā)表的論文中。

“可編程性使設(shè)備的規(guī)范能夠執(zhí)行各種算法，而可擴(kuò)展性允許通過(guò)向系統(tǒng)添加資源來(lái)處理越來(lái)越多的工作。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于他們所謂的基于DNA的可編程。門(mén)陣列或DPGA：將DNA的短片段固定在一起以創(chuàng)建更大的結(jié)構(gòu)，然后可以構(gòu)建到各種組合的集成電路中。

這些DPGA是通過(guò)將DNA鏈與試管中的緩沖液混合而成的，依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)制造附件，以及構(gòu)建研究人員所瞄準(zhǔn)的DIC所需的組合。

還需要一些詳細(xì)的建模，以便弄清楚如何管理輸入和輸出信號(hào)，并執(zhí)行邏輯函數(shù)，就像標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)一樣。對(duì)于單個(gè)DPGA來(lái)說(shuō)太大的較大電路被分解成用于構(gòu)建的組件。

通過(guò)他們的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，科學(xué)家們能夠創(chuàng)建用于求解的電路二次方程和平方根，例如。研究人員說(shuō)，進(jìn)一步，這些系統(tǒng)可以用于疾病診斷等目的。

更重要的是，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有顯示出信號(hào)衰減，或信號(hào)在傳播過(guò)程中逐漸失去強(qiáng)度。這是能夠構(gòu)建可擴(kuò)展和適應(yīng)的DNA計(jì)算機(jī)的另一個(gè)關(guān)鍵部分。

我們距離實(shí)現(xiàn)DNA計(jì)算的全部潛力還有很長(zhǎng)的路要走，但在過(guò)去幾年中，科學(xué)家們已經(jīng)做出了向前邁出的重要一步在修改這種生物形式的存儲(chǔ)以將其用于常規(guī)計(jì)算任務(wù)時(shí)。

“在沒(méi)有明顯信號(hào)衰減的情況下集成大規(guī)模DPGA網(wǎng)絡(luò)的能力標(biāo)志著向通用DNA計(jì)算邁出的關(guān)鍵一步，”寫(xiě)研究人員。

該研究已發(fā)表在自然界.

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