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新しいDNAコンピュータは900までの平方根の計算ができるまでになった

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本記事は、New DNA Computer Can Calculate Square Roots Of Up to 900
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分55秒

・テストチューブ内のDNAコンピュータは、1から900までの平方根を計算することができます。

 

・整数のみですが、これはこれまでで最も高度なDNAコンピュータです。

 

 

現在、IntelやAMDのような企業は、幅10ナノメートルのトランジスタを大量生産していますが、これはDNA分子の10倍です。小さなトランジスタを作ることには限界があります。まもなく限界点に到達し、小型で効率的な電子機器を製造することができなくなります。

 

シリコンベースのコンピュータ技術の代替手段の1つとして、生化学、DNA、分子生物学のハードウェアを使用するDNAコンピューティングが注目されています。まだ初期段階ですが、既存のコンピュータでは処理できない問題が解決できるのではと大きな期待を寄せられています。

 

今までに、科学者は基本的な論理機能を実行できる数十の論理ゲートを含むDNAベースの回路を作成していますが、複雑な数学的計算をすることはできません。

 

最近、ロチェスター大学の研究者はテストチューブ内のDNA鎖から、最大900までの平方根(整数のみ)を計算できるコンピューターを開発しました。

 

これは、1、4、9、16、25、36、49…784、841、900の平方根を見つけることができることを意味します。DNAの配列を設計し、DNA鎖置換反応をプログラミングすることによってできます。

 

 

3つの分子ビルディングブロック

DNA鎖の変位を利用した10ビットの平方根論理回路を実現するために、研究チームは3つの分子ビルディングブロックを開発しました。

 

1)認知するためのモジュール:入力は、1つまたは2つの特定のDNAナノ指標を認識するようにエンコードされます。つまり、10個のビルディングブロックの組み合わせを使用して、数字がDNAにエンコードされます。異なる組み合わせは、蛍光信号に関連付けられた異なる番号を表します。

 

2)バイオコンピューティングモジュール:10ビットの平方根は、異なる入力の組み合わせと反応プラットフォーム間のハイブリダイゼーション反応を使用して実現されます。 蛍光信号を変化させ、元の数値の平方根が色から抽出されます。

 

3)定義するためのモジュール:このモジュールは、10ビット平方根論理回路の実現をするために、蛍光信号による出力のしきい値を設定するために必要です。

 

 

出力フィードバックを介して入力信号を最適化することも可能です。これにより、より複雑な論理演算のパフォーマンスができます。

 

 

次に目指すもの

このDNAコンピュータは、DNAのユニークな構造的プログラミングと強力なデータベースを基礎として、将来的には複雑な計算回路と新しい機能デバイスの開発に使用できるでしょう。

 

研究チームは、同じ手法を用いてアナログまたはデジタル信号をシミュレートし、単に整数の平方根を計算するのではなく、より複雑な平方根計算を目指します。

 

全体として、この研究は、生物工学およびバイオテクノロジーにおける応用です。研究者は大規模なデータ処理と複雑な計算の必要性のために、最終的にはDNAコンピュータがシリコンベースのコンピュータに取って代わると考えています。

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