في السنوات الأخيرة، كان المهندسون يستكشفون دورًا جديدًا تمامًا للقدرات الفريدة لجزيء الحمض النووي كأساس للكمبيوتر البيولوجي. لسوء الحظ، على الرغم من مرور 30 عامًا على النموذج الأولي الأول، فقد كافحت معظم أجهزة كمبيوتر الحمض النووي لتطوير أكثر من عدد قليل من الخوارزميات المخصصة.
توصل فريق من الباحثين الصينيين الآن إلى دائرة متكاملة للحمض النووي (DIC) لها غرض أكثر عمومية. يمكن لبوابات الكمبيوتر السائل أن تشكل ما يصل إلى 100 مليار دائرة، مما يدل على تنوعها: كل واحدة منها قادرة على تنفيذ برنامجها الخاص.
تتمتع حوسبة الحمض النووي بالقدرة على إنشاء آلات تقدم قفزات كبيرة في السرعة والسعة، وكما هو الحال مع الحوسبة الكمومية، هناك العديد من الأساليب التي يمكن اتباعها. في هذه الحالة، أراد العلماء بناء شيء أكثر قابلية للتكيف من الجهود السابقة، مع نطاق أوسع من الاستخدامات المحتملة.
وكتب الباحثون في الورقة المنشورة: "إن قابلية البرمجة وقابلية التوسع هما عاملان حاسمان في تحقيق الحوسبة للأغراض العامة".
"تتيح لك قابلية البرمجة تحديد الجهاز لتنفيذ خوارزميات مختلفة، بينما تسمح قابلية التوسع له بالتعامل مع قدر متزايد من العمل مع إضافة الموارد إلى النظام."
ولتحقيق ذلك، ركز الفريق على ما أسماه مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة المعتمدة على الحمض النووي، أو DPGAs: وهي عبارة عن شرائح قصيرة من الحمض النووي مربوطة معًا لإنشاء هياكل أكبر، والتي يمكن بعد ذلك دمجها في دوائر متكاملة من مجموعات مختلفة.
تم تصنيع DPGAs عن طريق خلط خيوط الحمض النووي مع سائل عازل في أنابيب الاختبار، والاعتماد على التفاعلات الكيميائية لإنشاء الاتصالات والمجموعات اللازمة لبناء CIDs التي كان الباحثون يهدفون إليها.
كانت النمذجة التفصيلية مطلوبة أيضًا لفهم كيفية التعامل مع إشارات الإدخال والإخراج وأداء الوظائف المنطقية، تمامًا مثل الكمبيوتر القياسي. تم تقسيم الدوائر الأكبر حجمًا، والتي تعتبر كبيرة جدًا بالنسبة لـ DPGA واحد، إلى مكونات ليتم بناؤها.
رسم تخطيطي لهيكل الحمض النووي
وتمت مطابقة الوظائف الحسابية مع جزيئات الحمض النووي في أنبوب الاختبار. (ليف وآخرون، الطبيعة، 2023)
وخلال التجارب، تمكن العلماء من إنشاء دوائر لحل المعادلات التربيعية والجذور التربيعية، على سبيل المثال. ووفقا للباحثين، يمكن تكييف هذه الأنظمة لأغراض مثل تشخيص الأمراض.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأنظمة التجريبية ضعفًا في توهين الإشارة، وهو الفقدان التدريجي لقوة الإشارة أثناء انتقالها. وهذا جانب أساسي آخر من القدرة على بناء حواسيب الحمض النووي التي يمكنها التوسع والتكيف.
ما زلنا بعيدين عن تحقيق الإمكانات الكاملة لحوسبة الحمض النووي، ولكن في السنوات الأخيرة أحرز العلماء تقدمًا كبيرًا في تعديل هذا الشكل البيولوجي من الذاكرة لاستخدامه في مهام الحوسبة التقليدية.
وكتب الباحثون: "إن القدرة على دمج شبكات DPGA واسعة النطاق دون توهين واضح للإشارة تمثل خطوة حاسمة نحو حوسبة الحمض النووي للأغراض العامة".
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
مقالة حواسيب الحمض النووي: قام الباحثون الآن بإنشاء حاسوب سائل يأتي من Scenari Economici .