Çok sayıda ulusal araştırma kurumundaki Çinli bilim insanları, Doğa hakkında, DNA tabanlı hesaplamada çığır açabilecek bir makale yayınladılar. Lv Hui ve ark. liderliğindeki araştırmacılar. Milyarlarca farklı bilgi işlem devresini işleyebilen, sıvı, programlanabilir DNA tabanlı bir bilgisayar tasarladıklarını yayınladılar; bu, CPU’ların bugünkü kullanımına benzer şekilde genel işlemler için kullanılabileceği anlamına geliyor.
Biyolojik birimlerinin doğası gereği, DNA hesaplama, milimetreküp başına 1 milyar gigabayta kadar muazzam yoğunluktaki verileri depolama olanağı sunar; bu, bellek ağırlıklı depolama ve işleme görevleri için bir nimettir. Bunun gibi veri yoğunlukları varken, DNA’yı bir bilgi işleme sistemi olarak manipüle edebilmek, peşinde koşmak isteyeceğimiz bir şeye benziyor.
Bu, özellikle DNA iplikçiklerini girdi ve çıktı olarak kullanan bir bilgi işlem sisteminin artan esnekliği ile eşleştirildiğinde doğrudur. Bildiğimiz bilgi işlem, bilgiyi ikili bir sistemde kodlama, saklama ve işleme yeteneğine dayanmaktadır: açık veya kapalı, sıfır veya bir.
Ancak DNA bilişimi, işlem başına daha fazla bilgi depolayacak ve işleyecek bir bilgi işlem sistemi oluşturmak için dört temel DNA molekülünü (adenin, timin, guanin ve sitozin (ATGC)) kullanır. Transistörler sizi sıfır veya birin açılmasıyla eşleştirmenizi sınırlandırırken, DNA bilişimi 00, 01, 10 ve 11’i A, T, G ve C olarak kodlayabilir. Bu, DNA bilişiminin daha olası, yoğunlaştırılmış teklifler sunmasına olanak tanır. ikili sistemin (0 ve 1) kolayca ulaşamayacağı bilgi kombinasyonları.
Dört temel DNA molekülünün (A, T, G ve C) birbirleri arasında yalnızca belirli bir şekilde bağlandığını bildiğimizi varsayalım. Bu özelliği toplama ve çıkarma işlemleri ve daha karmaşık ve geniş (genel) işlemler için bir hesaplama mekanizması olarak kullanabiliriz.
DNA hesaplamasında adenin timinle, guanin ise sitozinle eşleşir; Örneğin ATGC’den oluşan kısa bir DNA zinciri yalnızca TACG’ye bağlanacak ve diğer tüm dizileri göz ardı edecektir. Bu öngörülebilirlik, bu prensip, Zelda: Tears of the Kingdom oyuncularının oyun içi fizik içeren hesap makineleri oluşturmasına olanak tanıyan prensiple aynıdır.
Ancak DNA iplikçiklerini bir hesaplama mekanizması olarak kullanabilmek başka bir şeydir; bilgisayarı ek şeritlerle ölçeklendirmeye başladığınızda hangi şeritlerin bağlanacağını kontrol edebilmeniz için bunu yapmak başka bir şeydir. Her birinin ek kopyaları (ve bunların ek bilgi içerikleri) gelişigüzel bir şekilde bağlanabilir.
Araştırma makalesi, denkleme gerçek kontrolü dahil etmek için, 2 boyutlu veya 3 boyutlu bir şekle dönüşebilecek şekilde tasarlanmış bir DNA dizisi olan bir DNA origamisini tanımlıyor. İlginç bir şekilde, şekillerin farklı bilgi öğeleri sağlama yeteneği, topolojik kuantum hesaplamanın ve MC Esher’in çalışması süperiletkenlik, kuantum mekaniği ve diğerlerini keşfeder ve temel oluşturur.
Topoloji, DNA origami yapılarına uygulandığında uyumlu DNA iplikçiklerinin birbirine yapışmasını zorlaştırır. ATGC moleküllerinin artık TACG moleküllerini bulması yeterli değil; artık birbirlerine uyum sağlamak için önce katlanmaları gerekiyor. Hesaplamalı bir bulmacanın parçaları haline geliyorlar.
Bu prensibi kullanarak araştırmacılar, doğru karekök hesaplamalarını hesaplamak için kullanabilecekleri 30 mantık kapısından (yaklaşık 500 DNA ipliği) oluşan bir DNA bilgisayarı kullandılar. Bilgisayar ve bilgi işlemenin her alanında doğruluk en önemli şeydir. Kanıtlanmış bu doğrulukla, araştırmacılar küçük DNA bilgisayarlarını böbrek kanseriyle ilgili üç genetik molekülü tanımlamak için kullandılar. İki saat içinde bilgisayar, hangi örneklerin tanımlanan moleküllere sahip olduğunu ve hangilerinin olmadığını doğru bir şekilde söyleyebildi (18’i sağlıklı ve 5’i akciğer kanseri hastalığı olan toplam 23 örnekten oluşan bir havuz içinde).
Kuantum hesaplama, DNA hesaplama ve diğerleri gibi doğru, özel hesaplama formlarındaki daha fazla kazanım, araştırmacıların ve insanlığın dünyamızı anlamalarına yardımcı olacaktır. Bu amaçla, gelecekteki bilgi işlem ortamının bugünkü gibi görünme olasılığı. Özellikle farklı bilgi işlem mimarilerinin birlikte çalışması gerekecek gibi görünüyor. Belki de DNA hesaplaması, son derece yüksek yoğunluklu soğuk depolama sağlamada en önemli şey olacaktır ve bir test tüpünün içinde yüzen genel bir işlem bilgisayarı olarak değil (ki öyledir; sizi bilmem ama ben bunu beklemiyordum). ). Kim bilir?