В в Израиле создан нанокомпьютер, производящий вычисления на основе ДНК. Триллион таких компьютеров умещается в одной капле воды.
Идея использовать ДНК для создания биокомпьютера возникла из сходства между процессами, происходящими в природе при синтезе ДНК, и работой вычислительных машин, особенно так называемой "". Данный гипотетический автомат состоит из читающего устройства, пишущего устройства, и бумажной ленты, на которой записаны нули и единицы. Машина может последовательно читать символы на ленте, стирать их и писать новые, а также переходить в новое состояние с зависимости от предыдущего текущего и прочитанного символа. Эти действия определяются набором инструкций, например: "Если в состоянии 1 и прочитан 0, то напечатать 1, подвинуть читающую головку влево и перейти в состояние 3".
Доказано, что любая функция, вычисляемая на обычном компьютере, может быть также вычислена на машине Тьюринга, при достаточном времени и достаточно длинной ленте.
Созданный в Израиле нанокомпьютер представляет собой автомат Тьюринга, реализованный на молекулярном уровне. Роль лент (т.е. программ, входных данных и результатов) играют цепочки молекул ДНК, а роль символов - составляющие их нуклеотиды A, T, C и G. Каждый "символ" в длину занимает 0.35 нанометра, так что плотность данных в цепочке составляет 18 Мегабит на дюйм, а если говорить о двумерном расположении ДНК - то более миллиона Гигабит на квадратный дюйм. Для сравнения: обычный винчестер содержит лишь около 7 Гигабит на квадратый дюйм, то есть в 100.000 раз меньше.
"Аппаратным обеспечением" ДНК-компьютера (читающе-пишущими устройствами машины Тьюринга) являются два энзима, один из которых режет цепочку ДНК при распознавании определенного набора символов, а другой, наоборот, склеивает обрывки.
Как сообщает Nature, ранее уже делались успешные попытки реализовать подобные вычисления на ДНК-компьютерах. Но они представляли собой последовательность реакций, каждая из которых контролировалась людьми. В случае нового израильского нанокомпьютера все вычисление происходит само: ученым нужно лишь правильно задать начальную смесь, а после реакции считать результирующие цепочки ДНК.
Правда, пока что ДНК-компьютер может выполнять только простейшие действия - например, определять, четное или нечетное количество "единиц" содержит входная цепочка ДНК. Однако руководитель проекта уже запатентовал модель молекулярного компьютера, который, как и машина Тьюринга, может выполнять любые вычисления.
Кроме того, хотя сейчас израильский нанокомпьютер работает на ДНК-цепочках, которые специально синтезированы для него, разработчики полагают, что в скором времени в качестве входных данных можно будет использовать натуральные цепочки. Это позволит применять ДНК-компьютер для анализа огромных ДНК-библиотек или даже для работы внутри живых клеток.
Copyright © 2000-2002 Нетоскоп