Программируемое вычислительное устройство на основе ДНК

30.09.2023

Китайские ученые достигли значительного прорыва в области биологических вычислений, создав программируемое вычислительное устройство, основанное на ДНК. Этот важный шаг приближает нас к созданию полноценного ДНК-компьютера.

Интегральные схемы, которые широко использовались в последние десятилетия, в большинстве своем представляют собой электронные и фотонные схемы, базирующиеся на полупроводниках. Однако использование генетического кода для вычислений, известное как редкоземельные схемы, представляет собой совершенно новую стратегию, которая может обеспечить массовый параллелизм в кодировании и выполнении алгоритмов.

Однако биологические молекулы обычно диффундируют и смешиваются в жидкостях, что затрудняет использование этой стратегии для общих вычислений.

Последние исследования продемонстрировали систему, включающую многослойные программируемые вентильные матрицы на основе ДНК (DPGA), способные решать квадратные уравнения.

Исследователи из Шанхайского университета, возглавляемые Цзяо Тонгом, создали устройство с тремя последовательными слоями DPGA, каждый из которых содержит 30 логических элементов и около 500 нитей ДНК. Эти слои работают в синхронизации для контроля случайных взаимодействий молекул.

Ученые отметили, что использование одноцепочечных полимеров, состоящих из небольшого числа нуклеотидов, в качестве однородных сигналов передачи, позволяет интегрировать крупномасштабные интегральные схемы с минимальными потерями и высокой точностью для общих вычислений.

Согласно исследованию, это устройство, снабженное аналого-цифровым преобразователем, может быть использовано для классификации микроДНК, связанных с различными заболеваниями.

<< Назад: Наушники проследят за здоровьем мозга и порекомендуют музыку для настроения 01.10.2023

>> Вперед: Новый магнитный материал для квантовых вычислений 30.09.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Носимый ультразвуковой пластырь UPatch для мониторинга беременности 19.06.2026

Беременность - один из самых ответственных периодов в жизни женщины, когда выявление любых отклонений может сыграть решающую роль в здоровье матери и ребенка. Современные методы мониторинга, такие как периодическое ультразвуковое исследование и кардиотокография, имеют серьезные ограничения: они дают лишь кратковременные снимки состояния и часто сопровождаются ложными тревогами. Ученые предложили инновационное решение в виде носимого ультразвукового пластыря, который способен вести непрерывное наблюдение за плодом прямо в утробе матери. Эта технология, получившая название UPatch, открывает новые возможности для раннего обнаружения осложнений и более полного понимания развития ребенка. Разработка UPatch представляет собой первый в своем роде мягкий носимый ультразвуковой датчик, способный в реальном времени фиксировать анатомические структуры плода, кровоток в сосудах и работу пуповины. Устройство компенсирует движения плода и слабые сигналы из глубоких тканей благодаря специальным ал ...>>

Планшет-бумбокс Lenovo Tab Plus Gen 2 18.06.2026

Компания Lenovo представила Tab Plus Gen 2 - обновленную версию популярной модели 2024 года. Новинка получила более крупный дисплей, усиленную аудиосистему и современное программное обеспечение, что делает ее привлекательным выбором для тех, кто любит смотреть видео, слушать музыку и работать в мобильном формате. Устройство сочетает в себе возможности планшета и портативной колонки, подчеркивая акцент на развлечениях. Одним из главных улучшений стал экран, диагональ которого выросла с 11,5 до 12,1 дюйма. Это LCD-панель с высоким разрешением 2560 х 1600 пикселей (2,5K), частотой обновления 120 Гц, поддержкой Dolby Vision и HDR10. В режиме высокой яркости дисплей способен достигать 800 нит, что обеспечивает комфортное восприятие контента даже в хорошо освещенных помещениях. Благодаря этим характеристикам изображение становится более детализированным и плавным. Особое внимание производитель уделил звуку. Аудиосистема планшета теперь включает девять динамиков JBL с поддержкой Dolby A ...>>

Случайная новость из Архива Рентген для общения в космосе 06.04.2019 NASA объявило о тестировании новой системы коммуникации XCOM, основанной на рентгеновском излучении. Это позволит ученым передавать гигабайты информации в секунду на отдаленные расстояния в космосе. На Международной космической станции (МКС) планируют установить новую систему коммуникации XCOM, которая будет использовать рентгеновское излучение. В связи с этим инженер NASA Годдард Джейсон Митчелл рассказал, что они довольно долго ждали этого, чтобы продемонстрировать данную возможность. Сейчас ученые используют радиосвязь для коммуникации с космическими летательными аппаратами, но она имеет ограниченные возможности. Короткие волны рентгеновского излучения должны позволить передавать больше информации, чем радиоволны, используя то же количество энергии. Радиосвязь также становится недоступной в определенных условиях, к примеру, когда космический аппарат входит в плотные слои атмосферы Земли и тепловая энергия превращается в барьер для коммуникации. В таких случаях связь с космонавтами или аппаратом может пропадать на несколько минут. Система XCOM может решить эту проблему и преодолеть плазменный щит летательного аппарата или капсулы, которые спускаются в атмосфере. Правда, технологию пока не рассматривают для использования на поверхности Земли, поскольку она может быть опасной из-за радиоактивного рентгеновского излучения и большого количества энергии в его волнах. NASA должно начать первые тесты XCOM в конце апреля 2019-го, когда они запустят на МКС модулированный источник рентгеновского излучения MXS. Устройством будут управлять через приемник NavCube GPS, который отправили на МКС в прошлом году. В перспективе, система должна значительно быстрее передавать информацию на зонды в отдаленных местах Солнечной системы или даже за ее пределы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026