La nueva computadora de ADN puede calcular raíces cuadradas de hasta 900

• Una computadora hecha de hebras de ADN en un tubo de ensayo puede encontrar raíces cuadradas de números cuadrados del 1 al 900.
• Aunque solo funciona con números enteros, esta es la computadora de ADN más avanzada hasta la fecha.

En la actualidad, empresas como Intel y AMD producen transistores en masa de 10 nanómetros de diámetro, solo 10 veces más anchos que las moléculas de ADN.

Sin embargo, existe un límite en el tamaño de estos transistores. Pronto llegaremos a un punto en el que ya no podremos seguir fabricando dispositivos electrónicos más pequeños y eficientes.

Una de las alternativas prometedoras a las tecnologías informáticas basadas en silicio es la informática de ADN, que utiliza hardware de bioquímica, ADN y biología molecular. El campo aún está en su infancia, pero es muy prometedor para resolver problemas que las computadoras existentes no pueden manejar.

Hasta ahora, los científicos han demostrado circuitos basados ​​en ADN que comprenden decenas de puertas lógicas, que pueden realizar algunas funciones lógicas básicas. Sin embargo, son incapaces de realizar operaciones matemáticas complejas.

Ahora, investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado una computadora a partir de hebras de ADN en un tubo de ensayo, que puede calcular las raíces cuadradas de números cuadrados (solo enteros) hasta 900.

Esto significa que puede encontrar la raíz cuadrada de 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49… 784, 841, 900. Esto se logra diseñando secuencias de ADN y programando reacciones de desplazamiento de cadenas de ADN.

Referencia:Pequeño | DOI:10.1002 / smll.201903489

Tres bloques de construcción molecular

Para realizar el circuito lógico de raíz cuadrada de 10 bits a través del desplazamiento de la hebra de ADN, el equipo de investigación desarrolló tres bloques de construcción moleculares.

1) Módulo cognitivo: Las entradas están codificadas para reconocer uno o dos nanoindicadores de ADN específicos. En palabras simples, un número se codifica en el ADN mediante una combinación de 10 componentes básicos. La combinación diferente representa diferentes números que están conectados con un marcador fluorescente.

2) Módulo de bioinformática: La raíz cuadrada de 10 bits se realiza mediante la reacción de hibridación entre diferentes combinaciones de entrada y plataforma de reacción. Altera la señal fluorescente. A continuación, se extrae del color la raíz cuadrada del número original.

3) Módulo de definición: Este módulo es necesario para establecer el umbral de las salidas mediante señales de fluorescencia para mostrar la realización del circuito lógico de raíz cuadrada de 10 bits.

También es posible optimizar las señales de entrada a través de la retroalimentación de salida. Esto mejorará el rendimiento en operaciones lógicas más complejas.

¿Qué sigue?

Esta computadora de ADN proporciona una capacidad de programación estructural única de ADN y una base de datos poderosa, lo que abre nuevas vías para el desarrollo de circuitos informáticos complejos y dispositivos funcionales novedosos.

El equipo de investigación utilizará la misma técnica para simular señales analógicas o digitales para realizar un rango más amplio de cálculos de raíz cuadrada, en lugar de simplemente calcular raíces cuadradas de números enteros.

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En general, el estudio ofrece una forma más universal de aplicaciones en bioingeniería y biotecnología. Y los investigadores creen que las computadoras de ADN eventualmente reemplazarán las computadoras basadas en silicio para el procesamiento masivo de datos y cálculos complicados.