新しいDNAコンピューターは最大900の平方根を計算できます

現在、IntelやAMDのような企業は、直径10ナノメートルのトランジスタを大量生産しています。これはDNA分子のわずか10倍の幅です。

ただし、これらのトランジスタをどれだけ小さくできるかには限界があります。間もなく、より小型で効率的な電子機器を製造し続けることができなくなる段階に到達します。

シリコンベースのコンピューター技術の有望な代替手段の1つは、生化学、DNA、および分子生物学のハードウェアを使用するDNAコンピューティングです。この分野はまだ揺籃期にありますが、既存のコンピューターでは処理できない問題を解決するための大きな可能性を秘めています。

これまでのところ、科学者は、いくつかの基本的な論理機能を実行できる数十の論理ゲートを含むDNAベースの回路を実証してきました。ただし、複雑な数学演算を実現することはできません。

現在、ロチェスター大学の研究者は、試験管内のDNA鎖から、900までの平方数（整数のみ）の平方根を計算できるコンピューターを開発しました。

これは、1、4、9、16、25、36、49…784、841、900の平方根を見つけることができることを意味します。これは、DNA配列を設計し、DNA鎖置換反応をプログラミングすることによって実現されます。

参照：小さい| DOI：10.1002 / smll.201903489

DNA鎖置換を介して10ビット平方根論理回路を実現するために、研究チームは3つの分子ビルディングブロックを開発しました。

1）コグニティブモジュール： 入力は、1つまたは2つの特定のDNAナノインジケーターを認識するようにエンコードされます。簡単に言うと、10個のビルディングブロックの組み合わせを使用して、数値がDNAにエンコードされます。異なる組み合わせは、蛍光マーカーに接続されている異なる番号を表します。

2）バイオコンピューティングモジュール： 10ビット平方根は、異なる入力の組み合わせと反応プラットフォーム間のハイブリダイゼーション反応を使用して実現されます。蛍光シグナルを変化させます。次に、元の数値の平方根が色から抽出されます。

3）定義モジュール： このモジュールは、10ビット平方根論理回路の実現を示すために蛍光信号によって出力をしきい値設定するために必要です。

出力フィードバックを介して入力信号を最適化することも可能です。これにより、より複雑な論理演算のパフォーマンスが向上します。

このDNAコンピューターは、DNAの独自の構造プログラム可能性と強力なデータベースを提供し、複雑なコンピューティング回路と新しい機能デバイスの開発に新しい道を開きます。

研究チームは、整数の平方根を計算するだけでなく、同じ手法を使用してアナログ信号またはデジタル信号をシミュレートし、より広い範囲の平方根計算を実行します。

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全体として、この研究は、バイオエンジニアリングとバイオテクノロジーへの応用のためのより普遍的な方法を提供します。そして研究者たちは、DNAコンピューターが最終的には大規模なデータ処理と複雑な計算のためにシリコンベースのコンピューターに取って代わると信じています。

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