მკვლევრებმა დნმ-ის კომპიუტერით 100-ბიტიანი გამოთვლები შეასრულეს

ირლანდიის მეინუთის უნივერსიტეტის (Maynooth University) მკვლევართა გუნდმა უნიკალური მოლეკულური კომპიუტერი შექმნა. ის დნმ-ის ჯაჭვებით რთულ მათემატიკურ მოქმედებებს ელექტროენერგიის გარეშე ასრულებს. მკვლევრებმა სისტემა 16 სექტემბერს ჟურნალ Nature-ში დეტალურად აღწერეს. მას კარკასული დნმ-ის კომპიუტერი (Scaffolded DNA Computer, SDC) ეწოდება და ერთ-ერთი ყველაზე რთული და სწრაფი მოლეკულური კომპიუტერია. მკვლევართა თქმით, სისტემა მონაცემების ხანგრძლივად შენახვისა და ენერგოეფექტიანი გამოთვლების ახალ შესაძლებლობებზე მიუთითებს. მომავალში ასეთმა მოლეკულურმა სისტემებმა შესაძლოა უჯრედებში იმუშაონ და დაავადებების გამოვლენას შეუწყონ ხელი. სისტემამ 10 სხვადასხვა მოლეკულური პროგრამა, მათ შორის რთული 100-ბიტიანი გამოთვლები, წარმატებით შეასრულა.

მკვლევრებმა კომპიუტერი დნმ-ის ორიგამის სახელით ცნობილი მეთოდით შექმნეს. სპეციალური პროგრამული უზრუნველყოფით მათ დნმ-ის ერთი გრძელი ძირითადი ჯაჭვი და ასობით მოკლე, სპეციალურად სინთეზირებული „სამაგრი“ ჯაჭვი დაგეგმეს. შემდეგ ფიზიკური ჯაჭვები წყლისა და მარილის წვეთის შემცველ სინჯარაში მოათავსეს. ნარევის გაცხელებისა და შემდეგ გაცივებისას ჯაჭვები თვითაწყობის გზით მოწესრიგებულ მიკროსკოპულ გამოთვლით ბადედ ჩამოყალიბდა. გრძელი ჯაჭვი ამ ბადის სტრუქტურულ კარკასად მუშაობდა.

ტრადიციული სილიციუმის კომპიუტერები ელექტრული ძაბვის ერთსა და ნულს შორის გადასართავად ტრანზისტორებს იყენებენ. მოლეკულური კომპიუტერი კი ინფორმაციის დასამუშავებლად გენეტიკური ფუძეების წყვილების, A-ს, T-ს, C-სა და G-ს, შეკავშირებასა და განცალკევებას იყენებს. მკვლევრები პროგრამას უშუალოდ დნმ-ის თანმიმდევრობებში წერენ. შემდეგ დნმ-ს სინჯარაში ათავსებენ და სითბოს ზემოქმედებას იწყებენ. თბური ენერგია ქიმიურ რეაქციებს ააქტიურებს, რის გამოც დნმ-ის ჯაჭვები გადაჯგუფდება. მოლეკულები ბუნებრივად ყველაზე სტაბილური სტრუქტურული მდგომარეობისკენ გადაადგილდება და დაპროგრამებულ ალგორითმს მათემატიკურად ამოხსნის. საბოლოო სტრუქტურა მათემატიკურ პასუხს წარმოადგენს.

სისტემის შესამოწმებლად მკვლევრებმა 10 სხვადასხვა მოლეკულური პროგრამა გაუშვეს. დნმ-ის კომპიუტერმა შეკრება, გამოკლება, გამრავლება და გაყოფა წარმატებით შეასრულა. მან 100-ბიტიანი გამოთვლებიც უშეცდომოდ დაამუშავა. ამით მკვლევრებმა დაადასტურეს, რომ სისტემა რთულ მონაცემებს საიმედოდ უმკლავდება. რადგან სისტემას ფიზიკის კანონები ზღუდავს, შეცდომების გასასწორებელი პროგრამული უზრუნველყოფა საჭირო აღარ არის. კომპიუტერი ქიმიურ რეაქციებზე მუშაობს, ამიტომ გამოთვლებს ელექტროენერგია საერთოდ არ სჭირდება. ამ ტექნოლოგიას გამოთვლითი ტექნიკის მომავლისთვის უზარმაზარი პოტენციალი შეიძლება ჰქონდეს. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ირლანდიაში, სადაც მონაცემთა ცენტრებმა 2025 წელს ქვეყნის ელექტროენერგიის 23% მოიხმარეს.