Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Биохимическая логическая схема может производить математические вычисления

Биохимическая логическая схема может производить математические вычисления

03 февраля 2020


Недавно мир узнал об интересном открытии совместно работающих китайских и американских молекулярных биологов. Оно состоит в том, что созданная ими вычислительная система, функционирующая на основе происходящих внутри нее реакциях нуклеиновых кислот, смогла извлекать квадратные корни. Данные в эту систему водятся посредством одноцепочечных молекул ДНК, а ответ получают, считывая флуоресцентные сигналы. Интересен тот факт, что таким образом ДНК-вычислитель способен оперировать с числами, размер которых находится в пределах 10 бит. А это означает, что биохимическая схема может извлекать квадратный корень из 900.

Как ученые добились такого результата? В первую очередь, изобретение базировалось на способности молекул ДНК хранить и передавать большие объемы информации. Уже давно ученые говорили о создании таких искусственных информационных систем, но только в последнее десятилетие им удалось реализовать это, используя специальное лабораторное оборудование и новейшие вычислительные системы. Так, мы получили с помощью ДНК записи музыки и учебников. Информация на таком источнике способна хранится не меньше, чем бесконечно, единственная сложность состоит лишь в её расшифровке. Тем не менее, при участии молекул ДНК стало возможным создавать и простейшие вычислительные системы, такие, как биохимическая схема. Её элементами, помимо ДНК, также могут выступать белки, наночастицы и РНК. Реакции, которые можно производить с этими элементами, уже хорошо знакомы и предсказуемы, а методики работы с ними уже хорошо проработаны учеными всего мира. Таким образом, не стало проблемой воссоздать реакции замещения цепи ДНК и её дальнейшей гибридизации. При этом в пользу учёных сыграло и отсутствия в данной системе каталитических ферментов и нуклеиновых кислот, что говорит об упрощении системы и более быстром достижении высокого уровня сложности производимых схемой логических операций.

Чтобы вычислять квадратные корни, были использованы ДНК, имеющие определенную последовательность нуклеотидов. Выискивая в смеси определенные цепочки, ученые задавали значение «1», если они присутствовали в ней, и «0», если нет. Сама смесь ДНК входила во взаимодействие с платформой из трёх одноцепочечных ДНК, связанных с люминесцентными частицами. Когда взаимодействие с участком ДНК осуществлялось, частица активировалась, испуская свет определенных длин волн. Свет с разными длинами волн соответствовал какому-либо разряду данных. В итоге, по различным цветам люминофоров можно было собирать данные в двоичной системе и переводить в привычную десятичную.

Несмотря на то, что данный подход считается довольно узким, конкретным для текущей задачи, всё же такая схема может стать основой сложных биохимических вычислительных систем. Ведь в дальнейшем возможно не только вычисление корней из чисел, но и другие математические (и не только) операции.

info03-02-20-imgs_SMM_0010_3

Другая информация

22 октября 2020
С помощью биомиметических материалов можно воспроизводить структуры природных объектов

Изучение природных структур привело к созданию биомиметических материалов, которые успешно применяются для замены поврежденных тканей, хрящей и суставов в организме человека, и адаптируемых конструкций, например, бронепластин.

19 октября 2020
Золотая сетка повысила четкость изображений криоэлектронной микроскопии

Сетка с мелкими и плотно расположенными порами не способствует деформации исследуемых объектов и позволяет визуализировать их структуру с высоким разрешением.

15 октября 2020
Нобелевскую премию по экономике в 2020 году вручили за развитие теории аукционов

Работа лауреатов премии профессоров Стэнфорда Роберта Уилсона и Пола Милгрома состояла в определении естественных сложностей аукционов и реализации новых форматов в сложных ситуациях.

12 октября 2020
В Аргентине легально выращивается генетически модифицированная пшеница

Законом официально закреплено разрешение на выращивание пшеницы, однако запускать в производство данный продукт аргентинские фермеры пока ещё не спешат.

08 октября 2020
Под южным полюсом Марса есть солёные озёра

Ученые смогли с точностью определить наличие залежей водяного льда не только на поверхности красной планеты, но и под ней.

Вся информация


Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!