Газета "Наш Мир" br>
Двое учёных из Калифорнийского технологического института создали сложную логическую схему на основе ДНК.
По своему устройству она напоминает традиционную полупроводниковую
цепь, собранную с использованием унифицированных логических вентилей.
«Это и делает наше исследование уникальным, — замечает один из его
авторов Эрик Уинфри (Erik Winfree). — Мы нашли такую методику, которая
подходит для разработки биохимических схем самых разных размеров и
уровня сложности».
Самый крупный «компьютер», сконструированный г-ном Уинфри и его
коллегой Лулу Цянь (Lulu Qian), состоит из 130 нитей ДНК и решает одну
конкретную задачу — извлекает квадратный корень из любого натурального
числа, не превышающего пятнадцати, и округляет результат в меньшую
сторону. «Извлечение корня должно стать хорошей демонстрацией, —
поясняет Эрик Уинфри. — Мы показали, что биохимические методы подходят
для решения отвлечённой математической проблемы, а это изменит
отношение к ним».
Работу схемы обеспечивают одно- и двухцепочечные синтетические
фрагменты ДНК, причём последние сохраняют небольшой однонитевый участок
на конце, а одноцепочечные молекулы играют роль входных и выходных
сигналов. «Молекулы свободно перемещаются в растворе, время от времени
встречаясь друг с другом, — рассказывает г-н Уинфри. — Когда
одноцепочечной ДНК попадается двухцепочечная с комплементарной
последовательностью на концевом участке, они «сцепляются», а одна из тех
нитей, которые изначально принадлежали двухцепочечной молекуле,
попадает в раствор и влияет на другие элементы схемы. Поскольку
последовательности ДНК мы задаём сами, взаимодействия молекул полностью
контролируются». Вычисление, таким образом, начинается с подготовки
четырёх одноцепочечных отрезков, соответствующих четырём разрядам в
двоичной записи числа, а двухбитный результат авторы считывали
флуоресцентным способом, используя для кодирования четыре разных цвета.
Разумеется, полупроводниковые схемы работают гораздо быстрее и
надёжнее, чем биохимическая, которая тратит на извлечение корня около
10 часов и никогда не избавится от «шума», вызванного, к примеру,
некорректным объединением молекул. С другой стороны, вычисления с
участием ДНК можно (теоретически) проводить в живых клетках, что
позволяет разрабатывать схемы для диагностики заболеваний по наличию
определённых веществ в крови.
|