Forskning viser fortsat fremgang inden for DNA-databehandling

For de uindviede inden for biologisk databehandling, det ZDNet overskriften kan have foreslået et sprogbehandlingseksperiment, der er gået galt:"Reagensglas-DNA-computer beregner kvadratroden af ​​900."

Imidlertid, overskriften afspejler artiklen nøjagtigt, af Charlie Osborne, at forskere ved hjælp af 32 DNA-strenge skabte en form for "biocomputer", der kan lagre og behandle data. Ikke kun det, men denne biocomputer demonstrerede "de avancerede beregningsmuligheder, DNA-baseret arkitektur kunne bringe til fremtidige pc'er ved at beregne kvadratroden af ​​900."

Lang og kort, en computer lavet af DNA-strengene i et reagensglas kan beregne kvadratroden for tal op til 900. Forskerne har skrevet et papir, der beskriver deres arbejde. "Programmerbar DNA-nanoindikator-baseret platform til storskala kvadratrodslogik biocomputing" vises i Lille , som beskrives som et tidsskrift "med emner på nano- og mikroskala i grænsefladen mellem materialevidenskab, kemi, fysik, ingeniørarbejde, medicin, og biologi."

Chunyang Zhou Hongmei Geng, Pengfei Wang og Chunlei Guo, forfatterne, anført, hvorfor deres forskning betyder noget:Til dato, DNA-baserede kredsløb, der involverer snesevis af logiske porte, der er i stand til at implementere logiske funktioner, er blevet demonstreret eksperimentelt, men kredsløbene er ude af stand til at realisere komplekse matematiske operationer, såsom kvadratrodslogiske operationer, som kun kan udføres med 4 bit binære tal.

"Et højkapacitets DNA-biocomputing-system demonstreres gennem udviklingen af ​​et 10-bit kvadratrodslogisk kredsløb. Det kan beregne kvadratroden af ​​et 10-bit binært tal (inden for det decimale heltal 900) ved at designe DNA-sekvenser og programmere DNA-strengforskydning reaktioner. Indgangssignalerne er optimeret gennem output-feedback for at forbedre ydeevnen i mere komplekse logiske operationer. Denne undersøgelse giver en mere universel tilgang til applikationer inden for bioteknologi og bioteknologi."

E&T havde en nyttig oversættelse:

E&T sagde, "computeren bruger 32 DNA-strenge til at lagre og behandle information, beregne kvadratroden af ​​kvadrattal 1, 4, 9, 16, 25 og så videre op til 900. DNA-computeren bruger hybridisering, som opstår, når to DNA-strenge bindes til dobbeltstrenget DNA... forskerne koder et nummer på DNA'et ved hjælp af en kombination af ti byggesten, hvor hver kombination repræsenterer et forskelligt tal op til 900. Det er derefter knyttet til en fluorescensmarkør. Holdet styrer derefter hybridiseringen på en sådan måde, at det ændrer det overordnede fluorescerende signal, så det svarer til kvadratroden af ​​det oprindelige tal. Tallet kan så udledes af farven."

ZDNet , i mellemtiden, bragte læserne tættere på begrebet biocomputere generelt:"Biocomputere beskrives løst som syntetiske biokemiske logiske kredsløb, og nyere eksperimenter har involveret skabelsen af ​​logiske porte - brugt i mikroprocessorer og mikrocontrollere, blandt andre systemer - at omdanne input til et logisk output via DNA-lagring."

Det samme gjorde Angel Goni-Moreno og Pablo Ivan Nikel i Grænser , som de forklarede biocomputing i enkle vendinger. "Beregning kan bredt defineres som den formelle procedure, hvorved inputinformation behandles i henhold til foruddefinerede regler og omdannes til outputdata. Da denne definition ikke specificerer typen af ​​information og regler, der er involveret i processen. den er anvendelig til elektroniske enheder såvel som til biologiske systemer. Med andre ord, biologiske systemer gør udføre beregninger."

Biocomputing behøver ingen introduktion til dem, der allerede er bekendt med mange års forskning; i 2011 Scientific American rapporterede allerede om fremskridt inden for "DNA-baserede kredsløb."

Artiklen talte om indsatsen ved California Institute of Technology, for eksempel, gør brug af "DNA-nanostrukturer kaldet vippeporte til at konstruere logiske kredsløb analoge med dem, der bruges i mikroprocessorer."

Så byggede Caltech-forskerne efterfølgende et DNA-baseret kredsløb, der kunne spille et simpelt huskespil.

Scientific American forklaret:"Ligesom siliciumbaserede komponenter bruger elektrisk strøm til at repræsentere 1'er og 0'er, bio-baserede kredsløb bruger koncentrationer af DNA-molekyler i et reagensglas. Når nye DNA-strenge tilføjes til reagensglasset som input, ' opløsningen gennemgår en kaskade af kemiske interaktioner for at frigive forskellige DNA-strenge som 'output'."

John Loeffler ind Interessant teknik diskuteret hvorfor den vedvarende interesse for "DNA computing":

"I det sidste årti har ingeniører er stødt på fysikkens barske virkelighed i jagten på mere kraftfulde computere:transistorer, tænd-sluk-knapperne, der driver computerens processor, kan ikke gøres mindre, end de er i øjeblikket. Ser man ud over siliciumchippen, et intuitivt alternativ er i øjeblikket ved at blive udviklet ved hjælp af DNA til at udføre de samme slags komplekse beregninger, som siliciumtransistorer gør nu."

Loeffler om dets potentiale:"De materialer, der er nødvendige for at syntetisere DNA-molekyler, er billige og let tilgængelige og forbliver stabile ved stuetemperatur og derover. Hvad DNA Computing potentielt er i stand til at opnå givet DNA's modstandsdygtighed og biologiske parallelitet repræsenterer et væsentligt skridt mod fremtidens computing ."

Så, vil tale stigning af "DNA computing" som bortset fra "silicium computing?" Guo, For en, sagde, at han mener, at DNA-computere en dag kan erstatte traditionelle computere til komplekse beregninger, ifølge Ny videnskabsmand .

© 2020 Science X Network