Usando un "computer" basato sul DNA, gli scienziati ottengono la radice quadrata di 900

DNA

Usando un sistema simile a un computer realizzato con DNA ingegnerizzato, gli scienziati hanno calcolato la radice quadrata di 900.

I biologi hanno proposto di utilizzare materiale genetico per eseguire calcoli sin dall'inizio https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7973651. Da allora, hanno trovato modi per memorizzare bit di informazioni nel DNA e manipolare quei bit attraverso le stesse regole logiche che usano i computer. Ma, secondo un recentehttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201903489 nella rivista Small , è difficile integrare questa logica in un circuito in grado di eseguire difficili operazioni matematiche. I ricercatori pensano che la loro piattaforma sia un passo verso un futuro di computer basati sul DNA che potrebbe persino soppiantare il silicio.

"Il DNA computing è ancora agli inizi, ma offre grandi promesse per la risoluzione di problemi che sono troppo difficili o addirittura impossibili da gestire con gli attuali computer basati su silicio", ha detto a Gizmodo Chunlei Guo, uno degli autori dello studio dell'Università di Rochester un'email.

Il computer è fondamentalmente una fiala di filamenti di DNA personalizzati progettati per connettersi con più filamenti di DNA personalizzati che fungono da input, quindi emettono fluorescenza con una combinazione di un massimo di cinque diverse lunghezze d'onda della luce, in base alle quali sono presenti filamenti di DNA. A differenza del tuo computer, che rappresenta i bit come la presenza o la mancanza di tensione in un transistor, questo sistema rappresenta ogni bit univoco come la presenza o la mancanza di un intero filamento di DNA corrispondente. Ciò significa che per calcolare la radice quadrata di 1, è sufficiente inserire il filamento A, ma il calcolo della radice quadrata di 484, che è rappresentata in binario come 0111100100, richiederebbe l'inserimento dei fili C, F, G, H e I per rappresentare gli 1 e tralasciando i fili A, B, D, E e J per rappresentare gli 0.

Sulla base di questi input, la piattaforma emette una fluorescenza con una o più delle cinque possibili lunghezze d'onda della luce - blu, arancione, senape, rosso e verde - che rappresentano le uscite a cinque cifre. La presenza o l'assenza di queste lunghezze d'onda rappresenta rispettivamente le cifre binarie 1 e 0. Quindi, nel caso di 484, inseriscono 0111100100 (aggiungendo C, F, G, H e I per gli 1 e tralasciando A, B, D, E e J per gli 0), il che si traduce in un output di blu luce, luce senape e luce rossa, ma nessuna luce verde o arancione, per rappresentare il numero binario a cinque bit 10110 (noto anche come 22, la radice quadrata di 484).

Dieci cifre binarie possono rappresentare numeri fino a 1.023. I ricercatori sono stati in grado di calcolare radici quadrate fino a 900, il quadrato perfetto più alto che potevano rappresentare con questo sistema.

Questa non è una calcolatrice e non può fare matematica; è un sistema monouso che utilizza tabelle per tradurre una selezione di filamenti di DNA in un modello di luce corrispondente. È anche solo uno dei tanti modi diversi per trasformare il DNA in un computer; altri metodi incorporano enzimi o filamenti di DNA autoassemblanti.

Tuttavia, un tale sistema è difficile da creare e richiede che ogni input sia codificato in modo speciale in modo da non reagire con gli altri input o produrre un risultato errato. I ricercatori sperano che un giorno, sulla base di questo concetto di design, possano eseguire calcoli più complessi.

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