DNA’dan Üretilen Sıvı Bilgisayar Milyarlarca Devreden Oluşuyor
Deoksiribonükleik asit (DNA), çağlar boyunca yaşam için bir tür kullanım kılavuzu işlevi görmüş, sadece çok çeşitli kimyasal yapılar için şablonlar sağlamakla kalmamış, aynı zamanda bunların üretimini yönetmek için bir araç da sunmuştur.
Son yıllarda mühendisler, biyolojik bir bilgisayarın temeli olarak molekülün benzersiz yetenekleri için ince bir şekilde yeni bir rol keşfettiler. Ancak ilk prototipin üzerinden 30 yıl geçmesine rağmen, çoğu DNA bilgisayarı birkaç özel algoritmadan fazlasını işlemekte zorlandı.
Çin’den bir grup araştırmacı şimdi çok daha genel amaçlı bir DNA entegre devresi (DIC) geliştirdi. Sıvı bilgisayarın kapıları şaşırtıcı bir şekilde 100 milyar devre oluşturabiliyor ve her biri kendi programını çalıştırabilen çok yönlülüğünü gösteriyor.
DNA hesaplama, hız ve kapasitelerde önemli sıçramalar sunan makineler yaratma potansiyeline sahiptir ve – kuantum hesaplamada olduğu gibi – alınabilecek çeşitli yaklaşımlar vardır. Burada bilim insanları, daha geniş bir potansiyel kullanım yelpazesi ile önceki çabalardan daha uyarlanabilir bir şey inşa etmek istediler.
Araştırmacılar yayınladıkları makalede, “Programlanabilirlik ve ölçeklenebilirlik, genel amaçlı bilgi işleme ulaşmada iki kritik faktörü oluşturuyor” diye yazıyor.
“Programlanabilirlik, cihazın çeşitli algoritmaları gerçekleştirecek şekilde belirlenmesini sağlarken ölçeklenebilirlik, sisteme kaynakların eklenmesiyle artan miktarda işin üstesinden gelinmesine olanak tanır.”
Bu amaçla ekip, DNA tabanlı programlanabilir kapı dizileri ya da DPGA olarak adlandırdıkları, daha büyük yapılar oluşturmak üzere birbirine sabitlenen ve daha sonra çeşitli kombinasyonlarda entegre devreler haline getirilebilen kısa DNA segmentlerine odaklandı.
Bu DPGA’lar, DNA iplikçiklerinin test tüplerinde tampon sıvıyla karıştırılmasıyla, ekleri yapmak için kimyasal reaksiyonlara ve araştırmacıların hedeflediği DIC’leri oluşturmak için gereken kombinasyonlara dayanarak yapıldı.
Giriş ve çıkış sinyallerinin nasıl yönetileceğini ve tıpkı standart bir bilgisayar gibi mantık işlevlerinin nasıl yürütüleceğini anlamak için bazı ayrıntılı modellemeler de gerekiyordu. Tek bir DPGA için çok büyük olan devreler, inşa edilmek üzere bileşen parçalarına ayrıldı.
Hesaplama işlevleri bir test tüpündeki DNA molekülleriyle eşleştirildi. (Lv ve diğerleri, Nature, 2023)
Bilim insanları deneyleri sırasında, örneğin ikinci dereceden denklemleri ve karekökleri çözmek için devreler oluşturmayı başardılar. Araştırmacılar, ileride bu sistemlerin hastalık teşhisi gibi amaçlar için uyarlanabileceğini söylüyor.
Dahası, deneysel sistemler sinyal zayıflaması ya da bir sinyalin ilerlerken gücünü kademeli olarak kaybetmesi konusunda çok az şey gösterdi. Bu da ölçeklenebilen ve adapte olabilen DNA bilgisayarları inşa edebilmenin bir diğer önemli parçası.
DNA hesaplamanın tam potansiyelini gerçekleştirmekten hala çok uzağız, ancak son birkaç yılda bilim insanları bu biyolojik depolama biçimini geleneksel hesaplama görevleri için kullanmak üzere değiştirme konusunda önemli adımlar attılar.
Araştırmacılar, “Büyük ölçekli DPGA ağlarını belirgin bir sinyal zayıflaması olmadan entegre edebilme yeteneği, genel amaçlı DNA bilgi işlemine doğru önemli bir adımı işaret ediyor” diye yazıyor.
Araştırma Nature dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://www.sciencealert.com
Derleyen: Figen Berber