Een drietal onderzoekers van Emory University heeft een manier gevonden om parallelle verwerking in een DNA-computer te versnellen. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology, Selma Piranej, Alisina Bazrafshan en Khalid Salaita beschrijven hoe ze DNA als coating op glasparels aanbrachten en de resultaten gebruikten als een soort DNA-computer.

Een DNA-computer is een soort moleculaire computer die zijn werk biochemisch doet in plaats van elektronisch, zoals bij traditionele computers het geval is. DNA-computers gebruiken enzymen die op bepaalde manieren reageren met DNA-strengen, wat leidt tot kettingreacties. Onderzoek waarbij gebruik wordt gemaakt van DNA-computers, zoals kwantumcomputers, draaide om het ontwikkelen van machines die op een manier kunnen rekenen die op traditionele systemen niet mogelijk is.

In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een nieuwe benadering gekozen voor het maken van een DNA-computer, waarbij DNA als een coating op extreem kleine glasparels werd aangebracht. In de praktijk rollen de glasparels over het oppervlak van een gouden basis of blijven ze stabiel, afhankelijk van hoe de DNA-coating interageert met moleculen die aan het oppervlak van de chip zijn bevestigd. In hun scenario wordt een "1" weergegeven door een rol, terwijl een "0" wordt weergegeven door een bewegingloze kraal. Om de gegevens te lezen, hebben de onderzoekers een smartphone-app gemaakt die camerabeelden analyseert. De onderzoekers beweren dat hun DNA-computer in slechts 15 minuten resultaten kan opleveren.

Om de computers naar wens te laten werken, hebben de onderzoekers geleide-DNA-moleculen in de coating opgenomen. De strengen zijn zo ontworpen dat ze overeenkomende RNA-moleculen op het oppervlak van de chip mogelijk maken, waardoor wordt voorkomen dat een bepaalde kraal gaat rollen. Maar wanneer Ribonuclease H aan de chip wordt toegevoegd, maken de interacties met de DNA-strengen het rollen mogelijk als gevolg van breuk van het DNA-naar-RNA-complex. De onderzoekers merken op dat hun eenvoudige computer de Booleaanse bewerkingen AND, OR, NOT en YES kon uitvoeren.

De onderzoekers voegden vervolgens toe wat ze omschrijven als een sluizencomplex om de verwerking te controleren. Ze merken op dat vanwege de mogelijkheid om kralen met verschillende vormen en maten te gebruiken, hun DNA-computer mogelijk duizenden uitlezingen parallel zou kunnen uitvoeren. Ze suggereren dat een toepassing zou zijn om virussen in menselijke speekselmonsters te detecteren. + Verder verkennen

Stochastische afronding nog eens onder de loep om stagnatie in computersystemen te voorkomen

© 2022 Science X Network