来自加州理工学院的研究职员声称他们乐成的研发出了天下上最大的以DNA(脱氧核糖核酸)为基础的盘算电路。他们说使用该手艺可以很容易地研发出更为重大的DNA盘算机。这种新手艺的研究是由美国国家科学基金会资助的,这是向用标准信息处置惩罚手艺来控制生物系统进军的主要一步。
在不久的未来,DNA盘算机可以执行像当今以硅为基础的通俗盘算机所做的逻辑盘算功效。但DNA盘算机可以变得更小,更容易与人体等生物系统团结。例如,生物电路可以直接嵌入在细胞或组织内以用来发明和治疗疾病。
加州理工学院的研究职员Erik Winfree和Lulu Qian在6月3日的Science上揭晓他们的事情效果。一位杜克大学盘算机科学教授John Reif以为,虽然该论文基本上还属于基础手艺层面,但他们接纳的这种要领标记着以DNA为基础的盘算机又取得了主要的希望。
虽然之前已经有简朴的DNA盘算系统,可是这个树模系统比迄今为止其它的原型都要重大。
研究职员组成了130小我私家工合成的DNA链,这些差别的DNA链可组建成逻辑电路。使用这些基来源质料,他们创立出了一个由74分子组成的四位电路,它可以完成1到15之间的开方盘算。
在他们的研究中,DNA的多层链被用来做成生物逻辑门,可以执行基本的布尔运算,例如AND(与)、OR(或),甚至可以执行类似当今晶体管盘算机处置惩罚器执行的NOR(异或)运算。就像基于硅集成电路一样,这些分子逻辑门可以爆发二元变量:使用“翻开”或“关闭”来体现信号,并以此作为输入的二进制信号。
该盘算机使用DNA序列的团结和复制来举行盘算操作。一种解决计划是预先设计的DNA分子都陶醉在试管中,当它们相互接触时可以团结并爆发新的DNA分子,反过来可以毗连到其它的DNA链,由此爆发了逻辑链。研究职员还开发出了编译器,它可以映射用户操控DNA电路的逻辑运算。
这项事情是继2006年试验的延续,其时接纳的DNA分子总数抵达了12个。在以后的研究中,研究职员集中解决了让使用历程中更简朴、更可靠的问题,这些问题的解决也是DNA基础系统适用化的条件。
John Reif以为上述研究职员的研究效果具有许多优点,其中之一就是具有简朴可行性:用来举行DNA编码所需的生化反应是行之有用的,并且整个历程自己也是可扩展的,这意味着它可以作为大型系统一个极为主要的基础。
John Reif也指出了一些缺乏之处,其中一个是盘算速率:一个逻辑门的执行时间在30到60分钟之间,执行一个4位数的平方根可能需要长达10个小时。
然而研究职员以为,这种运算速率慢的问题是可以战胜的。Erik Winfree诠释说,若是允许提高浓度并且刷新分子因素就可以镌汰串扰和走漏可能。上述假设若是确实有用的话运算速率可加速10到100倍。