DNA计算机来了已经可以开900以内的平方根

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  • 2020-01-17

  研究人员使用32条DNA链创建了一种可以存储和处理数据的“生物计算机”。

  用试管中的DNA链制成的计算机可以计算出最大900的平方根。研究人员撰写了一篇描述其工作的论文:“面向大规模平方根逻辑生物计算的基于可编程DNA纳米指示器的平台”。该文章被描述为“纳米尺度的材料科学、■□化学、◆●△▼●物理学、工程学、医学和生物学的综合题目。□▼◁▼”

  作者周春阳,耿红梅,王鹏飞和郭春雷(音)指出了他们的研究为何重要:迄今为止,已经通过实验证明了基于DNA的电路,该电路包含数十个能够实现逻辑功能的逻辑门,但这些电路无法实现复杂的数学运算,比如平方根运算,目前只能用4位二进制数运算。

  “通过开发10位平方根逻辑电路,展示了一种高容量DNA生物计算系统。它可以通过设计DNA序列和编程DNA链位移反应来计算10位二进制数(十进制整数900以内)的平方根。该输入信号通过输出反馈优化,以提高在更复杂的逻辑操作的性能。该研究提供了在生物技术和生物工程应用的更普遍的方法“。▼▲

  计算机使用32个DNA链来存储和处理信息,计算出1、4、9、16、25的平方数的平方根,依此类推,直到900。DNA计算机使用混合技术,当两个DNA链连接形成双链DNA时..研究人员使用十个结构单元的组合将一个数字编码到DNA上,组合代表多达900个的不同数字,然后将其连接到荧光标记上。然后,•●研究小组控制了混合过程,使混合信号改变了整个荧光信号,使其与原始数字的平方根相对应。然后可以从颜色中推断出该数字。△”

  生物计算机可以被粗略地描述为合成生物化学逻辑电路,最近的实验涉及创建逻辑门(用于微处理器和微控制器以及其他系统),以将输入转化为通过DNA存储的逻辑输出。

  Frontiers的 Angel Goni-Moreno和Pablo Ivan Nikel也是这么认为,他们用简单的术语解释了生物计算。“计算可以广义地定义为一种程序,通过该程序可以根据预定义的规则处理输入信息并将其转换为输出数据。◇•■★▼由于此定义未指定过程中涉及的信息和规则的类型,△▪️▲□△因此适用于电子设备以及生物系统。换句话说,◆▼生物系统确实可以执行计算。”

  许多人已经熟知了生物计算的概念。▲●早在2011年,科学美国人已经在进展报告提及“基于DNA的电路。”

  文章谈到了加利福尼亚理工学院的努力,口▲=○▼例如,利用“称为跷跷板门的DNA纳米结构来构建类似于微处理器中使用的逻辑电路”。

  然后,加州理工学院的研究人员随后建立了一个基于DNA的电路,可以玩简单的记忆游戏。

  《科学美国人》解释说:“就像硅基组件使用电流代表1和0一样,生物基电路使用试管中的DNA分子浓度。当新的DNA链作为输入添加到试管中时,★△◁◁▽▼溶液经历一系列化学相互作用,释放出不同的DNA链作为“输出”。”

  Interesting Engineering的约翰·洛夫勒(John Loeffler)讨论了人们为何对“DNA计算”产生持续的兴趣:“在过去的十年中,工程师们在追求更强大的计算机方面遇到了物理学的严峻现实:硅芯片晶体管,为计算机处理器供电的通断开关,不能比现在的体积小。目前正在开发一种直观的替代方法,该方法使用DNA来执行与现在的硅晶体管相同的复杂计算。”

  Loeffler认为的潜力是:“合成DNA分子所需的材料便宜且易于获得,并且在室温及更高温度下保持稳定。在DNA的弹性和生物平行性的基础上,DNA计算所能实现的潜力代表了迈向计算未来的必不可少的一步。”

  New Scientist认为DNA计算机有朝一日可能取代传统的计算机进行复杂的计算。返回搜狐,查看更多时时彩平台▲★-●▪️•★DNA计算机来了已经可以开900以内的平方根

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