Loading AI tools
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Komputer DNA (biokomputer) – komputer, w którym obliczenia zachodzą dzięki reakcjom chemicznym między cząsteczkami DNA.
W komputerze DNA informacja jest zakodowana w postaci łańcuchów DNA. Podobnie jak zwykłe komputery, składa się z bramek logicznych, te jednak są oparte na enzymach. Enzymy te powodują reakcje chemiczne między łańcuchami a ich wynik stanowi nową informację. Komputer taki jest probabilistyczny – wynik każdego działania otrzymujemy jedynie z pewnym prawdopodobieństwem.
W 1994 r. Leonard Adleman zaproponował ideę rozwiązywania problemów matematycznych za pomocą cząsteczek DNA[1]. Na łamach magazynu Science przedstawił metodę rozwiązania problemu znajdywania ścieżki Hamiltona dla 7 miast i 13 dróg między nimi. Eksperyment miał następujący przebieg:
G-C-A-C-T-G-G-A-C-T-C-A-T-G-C-A-C-T-G-T
G-C-A-C-T-G-G-A-C-T-C-A-T-G-C-A-C-T-G-T
Łańcuch taki działa niczym klocek Lego łączący dwa inne umieszczone "na górze". Kontynuując w ten sposób mogą powstać łańcuchy DNA reprezentujące ścieżki przechodzące kolejno przez kilka miast.
Znalezienie wszystkich możliwych ścieżek zajęło kilka sekund, jednak wykluczenie nie spełniających warunków zadania trwało kilka dni.
W 1997 r. Animesh Ray i Mitsu Ogihara z Uniwersytetu w Rochester skonstruowali pierwsze bramki logiczne DNA[2]. Wykrywają one fragmenty materiału genetycznego na wejściu, a następnie łączą je dając w rezultacie nowy łańcuch. Przykładowo bramka AND powstaje przez połączenie dwóch łańcuchów końcami przy pomocy ligazy. Długość łańcucha wynikowego można wyznaczyć stosując metodę elektroforezy żelowej.
W 2002 na Uniwersytecie Columbia opracowano szereg bramek opartych na enzymie DNA, fosfodiesterazie[3][4].
Informacja o pierwszym komputerze DNA pojawiła się 28 marca 2002 r. w magazynie Nature. Został on skonstruowany pod kierunkiem Ehuda Shapiro w Instytucie Weizmanna. Spełniał wymogi automatu skończonego. Był on wyposażony w prosty moduł wejścia i wyjścia i mógł diagnozować komórkę nowotworową i podawać jej lek.
W 2003 r. naukowcy z Uniwersytetu Columbia i Uniwersytetu Nowego Meksyku skonstruowali komputer MAYA, który potrafił grać w kółko i krzyżyk[5]. Składał się z 23 bramek DNA rozmieszczonych w próbówkach oznaczających 8 zewnętrznych pól planszy do gry. Przebieg gry wyglądał następująco:
W 2006 roku powstała MAYA-II, udoskonalona wersja komputera, która zawierała 128 bramek DNA[6][7][8]. Pierwszy ruch znów należał do komputera i był wykonywany w centralnym polu, tym razem jednak człowiek mógł wybrać dowolne z ośmiu pozostałych pól. Pozwalało to na 76 możliwych scenariuszy gry.
Gra zajmuje dużo czasu. Obliczenie jednego ruchu trwa od 2 do 30 minut.
Komputer DNA może być stosowany do identyfikacji wirusów lub znajdowania mutacji w materiale genetycznym. Można go używać w roztworach chemicznych i w żywych organizmach, co może umożliwiać diagnozę i leczenie nawet na poziomie pojedynczych komórek.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.