体内のすべての細胞には、核酸の束、具体的にはデオキシリボ核酸が含まれています。 一般的に DNA として知られるこの分子には、機能的な生物学的有機体を構成するすべての遺伝情報が含まれています。 科学者たちは長い間、DNA の驚異的なデータ記憶密度に魅了されてきましたが、DNA を一般的な記憶媒体に変えることは厄介な問題でした。 ロチェスター工科大学（RIT）とミネソタ大学の研究者が、保存と処理の両方にDNAを使用する生物学的回路を開発したことで、状況は変わりつつあるかもしれない。
実際、DNA は従来のコンピューターが行っていたことの多くを実行します。 DNA は、関連する細胞機構とともに、配列決定、データの読み取り、データの書き込み (タンパク質合成) をサポートします。 生物学的システムでは、DNA 塩基 (A、T、G、C) は 3 つにグループ化されます。 細胞小器官は、各トリオの塩基を「読み取り」、アミノ酸をタンパク質に組み立てます。 このシステムは、最先端のシリコンベースのシステムよりも約 3 ～ 6 桁高いデータ密度を DNA に与えます。 ただし、冷たくて生命力のないテクノロジーは、はるかに耐久性があります。
Advertisement
DNA を機能的なコンピューティング プラットフォームに変える鍵となるのは、マイクロ流体集積回路 (上) です。 ラボオンチップは、特定の分子を分離、検出、誘引するためのナノスケールセンサーがちりばめられた一連の小さなチャネルで構成されています。 研究者らは、特別に細工された「ニック入りDNA」断片のさまざまな濃度で数値を表現できることを発見した。 このシステムは、人工ニューラル ネットワークとしてデータを保存および操作できます。
.jpg)
この超小型 DNA チップは素晴らしい科学的成果ですが、すぐにコンピューターに取って代わられるわけではありません。 研究者たち 言う このシステムは分散型で設計されています。分子コンピューターを監視するシリコン CPU はなく、I/O ボトルネックを排除するためにコンピューティングは「メモリ内」で行われます。 それにはいくつかの欠点があります。 たとえば、ゼロに近い変数を表すために低濃度のニック入り DNA を使用すると、下流の反応で DNA 鎖がほとんど生成されなくなり、高いエラー率が発生する可能性があります。 同様に、値の高い変数が多すぎると、データの品質に影響を与える意図しない化学反応が発生する可能性があります。
この研究の次のステップは、マイクロ流体集積回路のより大きなバージョンを開発することです。 スケールアップは、科学者が分子の機能と潜在的な相互作用をより深く理解するのに役立ちます。 研究チームは、この研究が有用な分子コンピューティング技術につながることを期待しているが、それはまだ長い道のりである。 それがうまくいけば、これらの生物学的コンピューターは、希少で高価な材料を必要とする従来の電子コンピューターよりも持続可能になる可能性があります。