Novo computador de DNA pode calcular raízes quadradas de até 900

• Um computador feito de fitas de DNA em um tubo de ensaio pode encontrar raízes quadradas de números quadrados de 1 a 900.
• Embora funcione apenas para inteiros, este é o computador de DNA mais avançado até hoje.

Atualmente, empresas como a Intel e a AMD estão produzindo em massa transistores com 10 nanômetros de diâmetro - apenas 10 vezes mais largos do que as moléculas de DNA.

No entanto, há um limite para o tamanho do tamanho desses transistores. Em breve chegaremos a um ponto em que não podemos mais continuar a fabricar aparelhos eletrônicos menores e mais eficientes.

Uma das alternativas promissoras às tecnologias de computador baseadas em silício é a computação de DNA, que usa hardware de bioquímica, DNA e biologia molecular. O campo ainda está em sua infância, mas é uma grande promessa para resolver problemas que os computadores existentes não podem lidar.

Até agora, os cientistas demonstraram circuitos baseados em DNA compreendendo dezenas de portas lógicas, que podem realizar algumas funções lógicas básicas. No entanto, eles são incapazes de realizar operações matemáticas complexas.

Agora, pesquisadores da Universidade de Rochester desenvolveram um computador a partir de fitas de DNA em um tubo de ensaio, que pode calcular as raízes quadradas de números quadrados (apenas inteiros) até 900.

Isso significa que ele pode encontrar a raiz quadrada de 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49… 784, 841, 900. Isso é conseguido projetando sequências de DNA e programando reações de deslocamento de fita de DNA.

Referência:Pequeno | DOI:10.1002 / smll.201903489

3 blocos de construção molecular

Para realizar o circuito lógico de raiz quadrada de 10 bits por meio do deslocamento da fita de DNA, a equipe de pesquisa desenvolveu três blocos de construção moleculares.

1) Módulo Cognitivo: As entradas são codificadas para reconhecer um ou dois nanoindicadores de DNA específicos. Em palavras simples, um número é codificado no DNA usando uma combinação de 10 blocos de construção. A combinação diferente representa números diferentes que são conectados com um marcador fluorescente.

2) Módulo de Biocomputação: A raiz quadrada de 10 bits é realizada usando a reação de hibridização entre diferentes combinações de entrada e plataforma de reação. Altera o sinal fluorescente. A raiz quadrada do número original é então extraída da cor.

3) Módulo de Definição: Este módulo é necessário para limitar as saídas por sinais de fluorescência para mostrar a realização do circuito lógico de raiz quadrada de 10 bits.



Também é possível otimizar os sinais de entrada por meio do feedback de saída. Isso aumentará o desempenho em operações lógicas mais complexas.

O que vem a seguir?

Este computador de DNA fornece programabilidade estrutural única de DNA e um banco de dados poderoso, abrindo novos caminhos para o desenvolvimento de circuitos de computação complexos e novos dispositivos funcionais.

A equipe de pesquisa usará a mesma técnica para simular sinais analógicos ou digitais para realizar uma gama mais ampla de cálculos de raiz quadrada, em vez de apenas calcular raízes quadradas de inteiros.

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No geral, o estudo oferece uma forma mais universal para aplicações em bioengenharia e biotecnologia. E os pesquisadores acreditam que os computadores de DNA eventualmente substituirão os computadores baseados em silício para o processamento massivo de dados e cálculos complicados.