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:

Картофель фри и риск диабета 11.09.2026

Картофель давно стал одним из наиболее распространенных продуктов питания в мире, однако отношение к нему со стороны специалистов по питанию остается неоднозначным. Сам овощ содержит полезные питательные вещества, но его воздействие на организм во многом определяется тем, что происходит с ним во время приготовления. Новое крупное исследование Гарвардской школы общественного здоровья им. Т.Х. Чана показывает, что особенно заметную роль в этом вопросе может играть способ термической обработки. Картофель занимает важное место и в рационе жителей США: в среднем один американец съедает около 22 килограммов этого овоща в год. Исследователи решили выяснить, одинаково ли различные блюда из картофеля связаны с риском развития заболеваний. Результаты работы были опубликованы в научном журнале BMJ и показали существенную разницу между привычными способами приготовления одного и того же продукта. Наиболее неблагоприятный результат специалисты обнаружили для картофеля фри. У людей, которые уп ...>>

Барабанная дождевальная машина eco ProRain 11.09.2026

Орошение сельскохозяйственных угодий требует не только достаточной производительности техники, но и точного контроля расхода воды. При этом для многих хозяйств важны простота обслуживания, надежность оборудования и разумная стоимость. Компания Bauer представила новую барабанную дождевальную машину eco ProRain, в которой эти требования сочетаются с современными электронными средствами управления поливом. Новая модель стала дополнением существующей линейки дождевальной техники Bauer. При ее разработке специалисты ориентировались прежде всего на практические потребности пользователей, учитывая полученные от них отзывы. В результате производитель сделал акцент на удобстве эксплуатации и долговечности конструкции, стремясь сохранить при этом доступную цену и не отказываться от автоматизированных функций управления. eco ProRain предлагается в трех базовых исполнениях - F30, F40 и F50. Для каждой из них предусмотрено по 30 вариантов комплектации, различающихся диаметром используемой тру ...>>

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Случайная новость из Архива Магнитная система для очистки крови 28.05.2009 Заражение крови - опасное заболевание, особенно когда ослаблен иммунитет. А лечение одно - очистить кровь от попавших в нее микроорганизмов. Доктор Чон Вин Ян с коллегами из Бостонского детского госпиталя придумала оригинальную систему очистки. Ее основа - магнитные наночастицы с нанесенными на них антителами к клеткам дрожжей Candida albicans. В кровь добавляют магнитные частицы и прокачивают ее через микрососудистую систему. В ней поток крови встречается с текущим параллельно ему потоком физиологического раствора. Из-за особенностей микрогидродинамики эти потоки соприкасаются, но не перемешиваются. Под действием магнита частицы с выловленными дрожжами попадают в раствор и утекают вместе с ним. Всего за один цикл прокачки кровь очищается на 80%. Согласно расчету, система из сотни таких микроканалов может очистить кровь ребенка за несколько часов. И никаких ионобменников, мембран и прочих повреждающих кровь устройств.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026