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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Прибор для измерения характеристик диэлектрических и магнитных материалов 09.02.2003 Корпорация AGILENT TECHNOLOGIES объявила о выпуске прибора для измерения характеристик диэлектрических и магнитных материалов E4991A. Прибор имеет следующие особенности: широкая полоса частот измерения (от 1 МГц до 3 ГГц); точность измерения импеданса +0,8%; интерфейс в стиле Windows; большой набор пробников и креплений; широкий температурный диапазон - от -55 до +150°С.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025