Siliciumchips domineren al tientallen jaren de computerwereld. Ze zijn snel. Ze zijn betrouwbaar. Ze lopen ook tegen fysieke grenzen aan. Betreed een kleine biologische machine gemaakt van 32 DNA-strengen. Het deed gewoon iets indrukwekkends. Het haalde vierkantswortels uit voor elk perfect vierkant tot 900.
De resultaten staan in het tijdschrift Small. Het experiment bewijst dat biologisch computergebruik voorbij de theorie gaat. Het betreedt het domein van praktische toepassing.
Hoe DNA wiskunde berekent
Gewone computers gebruiken bits. Dit zijn nullen en enen. DNA-computers gebruiken basen. Adenine. Cytosine. Guanine. Thymijn. Deze letters fungeren als de binaire code. Door ze in specifieke reeksen te rangschikken, kunnen onderzoekers logische poorten bouwen. Deze poorten voeren wiskundige functies uit.
Er was een vangst. Vroege versies van deze technologie hadden moeite met grotere aantallen. De beperking? Ze konden alleen 4-bits binaire getallen verwerken. Dat beperkt de reikwijdte van de berekeningen aanzienlijk. Je kunt de vierkantswortel van 900 niet berekenen met 4 bits.
Het team had een groter bereik nodig. Ze hadden 10 bits nodig.
Coderen van de oplossing
Om deze kloof te overbruggen, veranderden de onderzoekers hun aanpak. Ze codeerden getallen in DNA met behulp van combinaties van tien basiselementen. Elke combinatie vertegenwoordigde een specifieke vierkantswortel. Het bereik omvatte nummers van 1 tot 900.
Dit was niet alleen theoretische codering. Ze bevestigden een fluorescentiemarker aan de DNA-strengen. Hierdoor werden de resultaten zichtbaar. Toen de computer klaar was met de berekening, onthulde de kleur het antwoord.
De mechanica van biologische berekeningen
Het proces was gebaseerd op moleculaire hybridisatie. Dit is de scheiding en hervorming van dubbelstrengig DNA. De onderzoekers maakten ook gebruik van strengverplaatsing. Met deze techniek kan de ene streng de andere in een reeks eruit schoppen.
Zo werkte het in de praktijk:
- Codering: Getallen werden in DNA-sequenties geschreven.
- Reactie: De strengen ondergingen hybridisatie en verplaatsing.
- Identificatie: De fluorescentiemarkering markeerde het juiste resultaat.
Het systeem loste het probleem effectief op door de moleculen fysiek te manipuleren. De kleurverandering diende als uitvoer.
Voorbij de siliciumbeperkingen
De huidige processors zijn krachtig. Ze zijn niet onbeperkt. Sommige problemen zijn te complex voor standaardhardware. Biologisch computergebruik biedt een ander pad.
Chunlei Guo, een van de auteurs van het onderzoek, sprak met New Scientist. Hij suggereerde dat DNA-computers problemen zouden kunnen aanpakken die momenteel onmogelijk oplosbaar zijn. Ze kunnen datasets verwerken die op silicium gebaseerde chips overweldigen.
De technologie staat nog in de kinderschoenen. Het is niet klaar om uw laptop te vervangen. Je zult je bureaublad niet snel verruilen voor reageerbuisjes. De infrastructuur is er niet. De snelheid is er niet. Toch valt het potentieel niet te ontkennen.
Dit experiment laat zien dat berekeningen niet hoeven te gebeuren in een vacuümgesloten behuizing. Het kan in een buis gebeuren. In de biologie kan het gebeuren. De vraag is niet langer of het kan werken. De vraag is wat het vervolgens zal oplossen.
Meld u aan voor updates over wetenschappelijk en technisch nieuws via WhatsApp of Google News, zodat u niets mist.
