أخبار الشركة عن الكمبيوتر الجزيئي للباحثين الايرلنديين يستخدم الدي إن إيه أوريغامي

طور ثلاثة باحثين في معهد هاميلتون في أيرلندا جهاز كمبيوتر جزيئي، يعتمد على خيوط الحمض النووي المتفاعلة المعلقة في الماء، وقادر على إجراء عمليات الضرب والقسمة والجمع.

نشر الفريق، المكون من البروفيسور داميان وودز، والأستاذ المساعد الدكتورة عبير عشرا، والدكتور تريستان ستيرين، نتائج أبحاثهم في ورقة علمية بمجلة نيتشر. وذكروا أن هذا البحث يفتح آفاقًا جديدة للتخزين طويل الأمد للبيانات، والحوسبة الموفرة للطاقة، وفي النهاية الأنظمة الجزيئية التي تعمل داخل الخلايا لاستخدامات تشمل الكشف عن الأمراض.

                                                                          باحثو الحمض النووي في ماونوث

يبدو المفهوم بسيطًا بشكل مدهش في نظرة عامة ولكنه معقد للغاية في التنفيذ. وضع الباحثون قطرة من الماء المالح داخل أنبوب اختبار مع شظايا حمض نووي قصيرة وسقالة حمض نووي أطول. يؤدي تسخين الخليط ثم تبريده إلى قيام الحمض النووي بإجراء الحسابات. علق وودز: "الجزيئات تتفاعل، وتشكل بنية، وهذه البنية هي الإجابة. أحد الابتكارات الرئيسية هو أن النظام يجد هذه الإجابة بشكل طبيعي دون مدخلات طاقة مستمرة."

يُطلق عليه اسم كمبيوتر الحمض النووي المسقوف (SDC)، ويستخدم خيوط حمض نووي سقالة طويلة كعمود فقري. ترتبط مئات الخيوط الأقصر في مواقع ربط مصممة مسبقًا لتشفير البتات. يمكن تعديل هذه الروابط لتحرير البيانات كمدخلات للبرامج الجزيئية. تتصرف تفاعلات الحمض النووي بشكل يمكن التنبؤ به، على غرار مكعبات ليغو أو أوريغامي الحمض النووي، ويمكن لنفس الأجهزة الرطبة تنفيذ برامج جزيئية مميزة.

يؤدي التبريد إلى دفع النظام نحو حالة توازن مستقرة ديناميكيًا حراريًا تشفر مخرجات الخوارزمية. تحدث الحسابات تلقائيًا عندما يصل النظام إلى التوازن. يلاحظ الباحثون أن هذا يلغي أنظمة تصحيح الأخطاء المنفصلة، حيث يستقر النظام بشكل طبيعي في حالة الإخراج المستهدفة.

أجرى الفريق عشرة برامج، بما في ذلك:
--- الضرب في 3،
--- القسمة على 2،
--- اكتشاف زوجية 8 بت،
--- إضافة أرقام 25 بت - حساب 100 بت.

بالمقارنة مع معايير السيليكون، تظل الحسابات بطيئة، على الرغم من أنها تضع معايير سرعة جديدة ضمن حوسبة الحمض النووي. استغرق أحد التجارب التي تضيف أرقامًا تتراوح تقريبًا من 11 مليون إلى 34 مليون ما يصل إلى 14 ساعة لإرجاع النتائج، بينما استغرق حساب 10 زائد 3 30 ثانية. أفاد الباحثون أن SDC يمكنه إكمال حسابات غير تافهة في أقل من 30 ثانية إلى دقيقة واحدة، مما يطابق حدود سرعة معدات مختبرهم ويمثل أسرع البرامج الموثقة في أدبيات حوسبة الحمض النووي.

قالت الدكتورة عشرا: "يحدث التفاعل بسرعة في أنبوب الاختبار، ولكن ليس بسرعة السيليكون، ولا يهدف إلى ذلك. ولكن مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الأخرى القائمة على الحمض النووي، فإن جهازنا هو الأسرع."

يوصف الجهاز أيضًا بأنه قوي وقابل لإعادة الاستخدام، ويكمل ما يصل إلى 25 حسابًا مميزًا متتاليًا.

يمكن رؤية تعقيد هذا العمل في الرسوم البيانية المعروضة في ورقتهم العلمية في نيتشر؛

يساعد عرض الرسم البياني الكامل في توضيح نطاقه.

يكتب الباحثون في ورقتهم العلمية في نيتشر: "يمكن لمبادئ الحوسبة الديناميكية الحرارية تمكين تخزين بيانات الحمض النووي القوي." في حين أن ذلك ممكن نظريًا، فإن بطء الوصول إلى البيانات وتعقيد النظام يجعل تخزين الحمض النووي على نطاق واسع غير عملي. الادعاءات بأن الحوسبة السيليكونية، حتى مع استهلاك الطاقة المستمر، تواجه تهديدًا من هذا البحث الممول علنًا مبالغ فيها بوضوح. ومع ذلك، قد تكون الحوسبة الجزيئية القائمة على الحمض النووي ذات قيمة لإعادة برمجة الخلايا البشرية، وهو احتمال مثير.

لاحظ البروفيسور وودز: "هذا علم سماء زرقاء. لا نعرف إلى أين سيأخذنا المستقبل."

شارك تريستان ستيرين حسابًا مفصلاً للبحث وأصوله.

ملاحظات سفلية
يحصل بحث كمبيوتر الحمض النووي هذا على تمويل من الاتحاد الأوروبي في إطار مشروع DISCO، وهو بنية تحتية قائمة على الحمض النووي للتخزين والحوسبة. تستكشف المبادرة تقنيات الحمض النووي لطرق الحوسبة وتخزين البيانات الجديدة. يمول المشروع عبر تحدي مجلس الابتكار الأوروبي للمسار السريع لتخزين البيانات الرقمية القائمة على الحمض النووي، ويحمل المشروع حوالي 4 ملايين يورو (4.6 مليون دولار). ينسق المشروع البروفيسور وودز ومجموعة TAPDANCE في جامعة ماونوث، ويشمل شركاؤها Tilibit من ميونيخ المتخصصة في أوريغامي الحمض النووي و PRGM.dev / Major Groove ومقرها باريس.

TAPDANCE هي مجموعة أبحاث النظرية والتطبيق لمحركات حوسبة الحمض النووي داخل معهد هاميلتون وقسم علوم الكمبيوتر في جامعة ماونوث، بقيادة البروفيسور وودز.

جامعة ماونوث هي مدرسة مكونة للجامعة الوطنية الأيرلندية مقرها في ماونوث، مقاطعة كيلدير، أيرلندا، على بعد حوالي 15 ميلًا غرب دبلن.

شركة بكين تشيانشينغ جييتونغ للتكنولوجيا المحدودة.
ساندي يانغ / مدير الاستراتيجية العالمية
واتساب / وي شات: +86 13426366826
البريد الإلكتروني: yangyd@qianxingdata.com
الموقع الإلكتروني: www.qianxingdata.com/www.storagesserver.com
التركيز التجاري:
توزيع منتجات تكنولوجيا المعلومات / تكامل الأنظمة والخدمات / حلول البنية التحتية
مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في توزيع تكنولوجيا المعلومات، نتعاون مع العلامات التجارية العالمية الرائدة لتقديم منتجات موثوقة وخدمات احترافية.
"استخدام التكنولوجيا لبناء عالم ذكي" مقدم خدمة منتجات تكنولوجيا المعلومات الموثوق به!