Tim istraživača sa Sveučilišta Maynooth u Irskoj izradio je, kako navode, prvo DNA molekularno računalo koje koristi lance DNA za izvođenje složenih matematičkih operacija bez električne energije.

Sustav, nazvan Scaffolded DNA Computer (SDC), opisan je u časopisu Nature 16. rujna. Riječ je o jednom od najsloženijih i najbržih molekularnih računala dosad, a istraživači smatraju da otvara nove mogućnosti za dugotrajnu pohranu podataka, energetski učinkovito računalstvo te, s vremenom, molekularne sustave koji bi mogli funkcionirati i unutar stanica za primjene poput otkrivanja bolesti.

SDC je uspješno izvršio deset molekularnih programa, uključujući složene izračune od 100 bitova.

Računalo sastavljeno od DNA lanaca

Istraživači su osmislili računalo pomoću tehnike poznate kao DNA origami: specijaliziranim softverom izradili su nacrt dugog primarnog lanca DNA i stotina kraćih, posebno sintetiziranih 'spajalica', odnosno pomoćnih lanaca.

Zatim su fizičke lance DNA dodali u epruvetu koja je sadržavala kap vode i soli. Kada su smjesu najprije zagrijali, a potom ohladili, lanci su se sami organizirali u visoko uređenu, mikroskopsku računalnu mrežu. Dugi lanac pritom je služio kao svojevrsna strukturna skela na kojoj se organizirao cijeli sustav. Takav pristup omogućio je istraživačima da molekule DNA ne koriste samo kao spremnik bioloških informacija, već i kao fizičku strukturu koja sudjeluje u izvođenju računalnih operacija.

Neobična tehnologija

Podsjetimo, tradicionalna silicijska računala za prebacivanje električnog napona između vrijednosti 1 i 0 upotrebljavaju tranzistore dok molekularno računalo za obradu informacija koristi spajanje i razdvajanje parova dušičnih baza DNA - A, T, C i G. Istraživači izravno upisuju program u sekvence DNA prije nego što ih stave u epruvetu i zagriju, a toplinska energija pokreće kemijske reakcije koje uzrokuju preuređivanje lanaca DNA.

Kako se molekule prirodno pomiču prema svom najstabilnijem strukturnom stanju, one matematički rješavaju programirani algoritam. Konačna struktura pritom predstavlja matematički rezultat. Istraživači su testirali sustav pokretanjem gore spomenutih molekularnih programa, a DNA računalo uspješno je izvodilo zbrajanje, oduzimanje, množenje i dijeljenje.

Također je uspješnom obradom 100-bitnog izračuna pokazano da računalo bez grešaka može rukovati složenim podacima – budući da je sustav ograničen zakonima fizike, uklanja se potreba za softverom za ispravljanje pogrešaka. Još važnije, za samo računanje nije potrebna nikakva električna energija jer funkcionira na temelju kemijskih reakcija.

To bi u budućnosti moglo imati velik potencijal za računalstvo, osobito u Irskoj, jer su podatkovni centri tijekom 2025. godine trošili 23 posto ukupne električne energije u toj zemlji, piše Tom's Hardware.