Микрожидкостный чип автоматизирует вычисления с помощью ДНК

19.09.2021

Корейские ученые из Инчхонского национального университета (INU) создал то, что, как они заявляют, однажды заменит электронные процессоры: программируемый микрожидкостный чип (Microfluidic Processing Unit, MPU), который для выполнения вычислений использует не электронику, а ДНК.

Вычисления с использованием ДНК традиционно требовали трудоемкого смешивания белковых цепочек в реакционной пробирке. MPU, напротив, делает все автоматически и управляется через традиционный ПК или смартфон.

Изготовив прототип ДНК-процесора с помощью 3D-принтера, исследователи смогли продемонстрировать его применение для выполнения сложных математических операций с булевой логикой. Для этого шаблоны одинарной цепочки ДНК превращали в логические вентили, которые соединялись с входящей ДНК и комплементарными последовательностями Уотсона-Крика и производили исходящую ДНК, длина которой давала двоичный результат "правда-ложь".

Функциональность прототипа MPU ограничена самыми базовыми логическими операциями - AND, OR, XOR и NOT - но команда INU убеждена, что это только начало. По ее прогнозам, MPU будет способствовать разработке сложных арифметико-логических устройств и нейроморфных схем.

"Мы представили концептуальное доказательство базовой работы логических вентилей и вычислений ДНК через чип MPU на основе ДНК, пусть и с ограниченной функциональностью", - подытожили представители INU свою статью в журнале ACS Nano, сообщив дополнительно, что их дальнейшие исследования будут нацелены на создании комплексной вычислительной платформы для приложений глубокого обучения и математического моделирования - с алгоритмами ДНК и системами хранения данных на базе ДНК.

INU не единственная организация, которая рассматривает ДНК как потенциальную основу новой компьютерной революции. Еще в 2016 году компания Microsoft и Вашингтонский университет продемонстрировали цифровое хранилище на основе ДНК, записывая до 200 МБ данных в цепочки инкапсулированной синтетической ДНК. Как утверждала тогда Microsoft, эта технология позволит хранить информацию в течение 2000 лет при 10 °C или миллионы лет - при охлаждении до -18 °C.

<< Назад: Алюминиевая пленка защищает от лесных пожаров 20.09.2021

>> Вперед: Карманные накопители LaCie Mobile SSD Secure и Portable SSD 2 Тбайт 19.09.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Озон против кариеса 01.10.2002 Стоматологи из университета Белфаста (Северная Ирландия) предложили новый способ обработки больных зубов. Сверление бормашиной обычно применяется для того, чтобы очистить стенки дупла от микроорганизмов. Вместо этого болезненного процесса в Белфасте надевают на зуб резиновый колпачок, под который на десять секунд пускают озон. Микробы гибнут, и после этого можно ставить пломбу. Такой способ лечения, уже применяемый на практике, обходится пациенту дешевле обычного.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025