Hvordan DNA kunne drive din computer

Computere, der kører på DNA, kommer måske tættere på at blive praktiske enheder.

Forskere ved et sydkoreansk universitet har for nylig fundet en måde at skabe en DNA-baseret chip på, som en personlig computer kan styre til at udføre beregninger, ifølge en ny forskningsartikel. Holdet brugte 3D-print til at fremstille en chip, som kan udføre boolsk logik, en af ​​de grundlæggende metoder til computerprogrammering. Det er det seneste skridt i det voksende område inden for DNA-databehandling, som er gået i stå i årtier, men som er lovende.

"I modsætning til digitale computere kan DNA-computere potentielt forbedre og udvide vores muligheder til at gå ud over elektronik i fremtiden." Hieu Bui, en professor, der studerer DNA computing ved The Catholic University of America og ikke var involveret i undersøgelsen, fortalte Lifewire i et e-mailinterview.

For eksempel, sagde Bui, en DNA-computer "kan behandle biomarkører såsom DNA- eller RNA-sekvenser som input og producere nyttig bio-information (dvs. celletal, blodtyper osv.) som output."

DNA der kan beregne

DNA er den dobbeltstrengede helix, der indeholder al vores genetiske information. De enkelte enheder af DNA har par af molekyler, der kan bruges til at udføre beregninger til DNA-beregning.

I deres nye papir siger forskere ved Incheon National University i Korea, at de har fundet en programmerbar DNA-baseret mikrofluidisk chip, som en personlig computer kan styre. Chippen har et motordrevet ventilsystem, der kan betjenes ved hjælp af pc eller smartphone.

"Vores håb er, at DNA-baserede CPU'er vil erstatte elektroniske CPU'er i fremtiden, fordi de bruger mindre strøm, hvilket vil hjælpe med den globale opvarmning," sagde Youngjun Song, der ledede undersøgelsen, i en nyhedsmeddelelse. "DNA-baserede CPU'er giver også en platform for komplekse beregninger som deep learning-løsninger og matematisk modellering."

Bui kaldte det nye papir fra Incheon "et lovende tegn på den teknologi, der har udviklet sig siden begyndelsen af ​​1980'erne."

Computere baseret på DNA er nyttige, fordi de er ekstremt energieffektive, selv ved behandling enorme mængder data, fordi de er afhængige af biologiske processer frem for elektricitet, data strateg Nick Heudecker fortalte Lifewire i et e-mailinterview.

"DNA-computere er også modstandsdygtige sammenlignet med traditionelle computerarkitekturer," sagde han. "Uanset dens succeser er traditionel computer skrøbelig. Årvågen styring af forhold, miljøer og input er påkrævet for at opnå enhver form for succes."

Fordi det er et biologisk system, er DNA i stand til fejlkontrol og selvreparation, hvilket gør det til en ideel datalagrings- og computerplatform, sagde Heudecker.

"Denne iboende elasticitet, kombineret med dens lagringstæthed, sætter DNA computing i en unik position i forhold til andre computermuligheder, som kvantecomputere," tilføjede han.

Forvandling af DNA til maskiner

Mange virksomheder forsøger at bruge DNA-teknologi til at lave nyttige computere, sagde Heudecker.

Det opstart KATALOGhævder for eksempel at have en unik metode til at kode data som DNA, der bruger en billigere tilgang. Virksomheden hævder, at det med succes har kodet al tekst på engelsk Wikipedia til syntetisk DNA.

Helixworks laver en DNA-baseret mærkningsmekanisme, der kan identificere fysiske genstande og bevise deres herkomst, sagde Heudecker. Produktet, HelixID, giver producenterne mulighed for at indlejre detaljerede produktoplysninger i en DNA-streng, såsom serienummer, parti eller batch tal og udløbsdatoer direkte ind i ting som mad og drikkevarer, lægemidler og tekstiler, tøj og luksusvarer.

Noget DNA-teknologi er stadig i den tidlige forskningsfase. Micron Technology arbejder på DNA-datalagring som en ny form for hukommelse, kaldet Nucleic Acid Memory (NAM). Microsoft samarbejder med University of Washington og har påvist lagring og genfinding af DNA-data.

Men praktiske DNA-computere er stadig sandsynligvis omkring ti år væk fra at ramme butikshylderne, sagde Heudecker.

"Nuværende DNA-sekventerings- og synteseteknologier er for dyre og langsomme til at konkurrere med traditionel computerinfrastruktur," sagde han.