Команда дослідників з Університету Мейнут (Ірландія) створила перший у своєму роді молекулярний ДНК-комп'ютер, який використовує нитки ДНК для виконання складних математичних операцій без використання електрики. Ця система, що отримала назву SDC (Scaffolded DNA Computer - "ДНК-комп'ютер на основі каркаса"), була описана в журналі Nature 16 вересня.
Дана система є одним із найскладніших і найшвидших молекулярних комп'ютерів і, за словами розробників, "відкриває нові можливості для довгострокового зберігання даних, енергоефективних обчислень і, в перспективі, створення молекулярних систем, здатних функціонувати всередині клітин, наприклад, для діагностики захворювань". Система успішно виконала 10 різних молекулярних програм, включаючи складні обчислення із використанням 100-бітових даних.
Для створення комп'ютера дослідники застосували метод, відомий як «ДНК-орігамі». За допомогою спеціалізованого програмного забезпечення вони спроєктували одну довгу первинну нитку ДНК і сотні коротших спеціально синтезованих ниток-«скріпок». Потім вони помістили ці нитки ДНК у пробірку з краплею води та солі. При нагріванні та подальшому охолодженні суміші нитки самоорганізовувалися у високоупорядковану мікроскопічну обчислювальну решітку, в якій довга нитка служила структурним каркасом.
У традиційних кремнієвих комп'ютерах для перемикання електричної напруги між станами "1" та "0" використовуються транзистори. Молекулярний комп'ютер обробляє інформацію за допомогою процесів з'єднання і роз'єднання пар генетичних основ (A, T, C і G). Дослідники записують програму безпосередньо в послідовності ДНК перед тим, як помістити їх у пробірку та піддати нагріванню. Теплова енергія запускає хімічні реакції, що призводять до перебудови ниток ДНК. У міру того як молекули природним чином переходять у найбільш стабільний структурний стан, вони виконують заданий алгоритм, а підсумкова структура є математичною відповіддю.
Для перевірки системи дослідники запустили десять різних молекулярних програм. ДНК-комп'ютер успішно виконав операції складання, віднімання, множення та поділу. Він впорався з обчисленнями, що використовують 100-бітові дані, довівши свою здатність надійно та безпомилково обробляти складну інформацію.
Оскільки робота системи підпорядковується законам фізики, відпадає потреба у програмному забезпеченні для корекції помилок. Що ще важливіше, для обчислень не потрібна електрика, оскільки комп'ютер працює коштом хімічних реакцій. Це може відкрити величезні перспективи для майбутнього обчислювальних технологій — особливо в рідній країні дослідників, Ірландії, де у 2025 році на частку центрів обробки даних припадало 23% електроенергії, що споживається в країні.
