Микрожидкостный чип автоматизирует вычисления с помощью ДНК
Корейские учёные из Инчхонского национального университета (INU) создал то, что, как они заявляют, однажды заменит электронные процессоры: программируемый микрожидкостный чип (Microfluidic Processing Unit, MPU), который для выполнения вычислений использует не электронику, а ДНК.
Вычисления с использованием ДНК традиционно требовали трудоёмкого смешивания белковых цепочек в реакционной пробирке. MPU, напротив, делает всё автоматически и управляется через традиционный ПК или смартфон.
Изготовив прототип ДНК-процесора с помощью 3D-принтера, исследователи смогли продемонстрировать его применение для выполнения сложных математических операций с булевой логикой. Для этого шаблоны одинарной цепочки ДНК превращали в логические вентили, которые соединялись с входящей ДНК и комплементарными последовательностями Уотсона-Крика и производили исходящую ДНК, длина которой давала двоичный результат «правда-ложь».
Функциональность прототипа MPU ограничена самыми базовыми логическими операциями — AND, OR, XOR и NOT — но команда INU убеждена, что это только начало. По её прогнозам, MPU будет способствовать разработке сложных арифметико-логических устройств и нейроморфных схем.
«Мы представили концептуальное доказательство базовой работы логических вентилей и вычислений ДНК через чип MPU на основе ДНК, пусть и с ограниченной функциональностью», — подытожили представители INU свою статью в журнале ACS Nano, сообщив дополнительно, что их дальнейшие исследования будут нацелены на создании комплексной вычислительной платформы для приложений глубокого обучения и математического моделирования — с алгоритмами ДНК и системами хранения данных на базе ДНК.
INU не единственная организация, которая рассматривает ДНК как потенциальную основу новой компьютерной революции. Еще в 2016 году компания Microsoft и Вашингтонский университет продемонстрировали цифровое хранилище на основе ДНК, записывая до 200 МБ данных в цепочки инкапсулированной синтетической ДНК. Как утверждала тогда Microsoft, эта технология позволит хранить информацию в течение 2000 лет при 10 °C или миллионы лет — при охлаждении до −18 °C.