Международная группа исследователей создала молекулярный компьютер на основе ДНК, которому не требуется постоянная подача энергии для вычислений. Проект разработали специалисты Университета Мейнута в Ирландии, а результаты работы опубликованы в журнале Nature. Система получила название Scaffolded DNA Computer (SDC).
В основе технологии лежит переход молекулярной системы в наиболее устойчивое состояние. Благодаря этому компьютер постепенно приходит к правильному результату без непрерывных затрат энергии на поддержание вычислений и исправление ошибок. Исследователи сравнили этот процесс с кристаллизацией воды, когда молекулы при понижении температуры сами формируют стабильную структуру.
В ходе испытаний SDC умножал числа на три, делил их на два и складывал 25-битные значения. Кроме того, система определяла четность последовательностей длиной восемь битов. Часть операций занимала меньше минуты, что ученые назвали рекордом для молекулярных компьютеров.
Разработку удалось применять повторно: один из алгоритмов запускали 25 раз, каждый раз добавляя в пробирку новые нити ДНК. Для увеличения масштаба вычислений использовали биологический каркас бактериофага M13. С его помощью систему расширили до 100 битов, сохранив точность результатов.
«Этот метод позволяет компьютеру буквально дрейфовать к правильному ответу», — пояснил один из авторов исследования, профессор Университета Мейнута Дэмиен Вудс. Создатели технологии опирались на принципы ДНК-оригами — метода программирования молекул для самостоятельной сборки в заданные структуры.
Исследования вычислений на основе ДНК ведутся с 1994 года, когда Леонард Адлеман продемонстрировал способность молекул решать сложные комбинаторные задачи. Ранние варианты таких систем страдали от утечек сигналов и нестабильности, поэтому нуждались в постоянном контроле. Новый подход в будущем могут использовать для хранения данных в ДНК и разработки нанороботов, работающих внутри живых клеток.