Vedci z írskej Maynooth University vytvorili nový typ molekulárneho počítača, ktorý namiesto kremíkových tranzistorov využíva DNA. Systém označený ako Scaffolded DNA Computer (SDC) dokáže vykonávať matematické operácie bez elektrickej energie a podľa výskumníkov patrí medzi najkomplexnejšie a najrýchlejšie molekulárne počítače doteraz. Výsledky výskumu boli publikované v časopise Nature.
Základom systému je technika DNA origami. Vedci navrhli dlhé hlavné vlákno DNA a stovky kratších syntetických vlákien, ktoré fungujú ako spojovacie prvky. Po ich vložení do vody so soľou a následnom zahriatí a ochladení sa DNA sama poskladá do presne definovanej mikroskopickej štruktúry pripomínajúcej výpočtovú mriežku.
Namiesto tranzistorov pracujú molekuly
Klasický počítač používa tranzistory reprezentujúce binárne hodnoty 0 a 1. DNA počítač namiesto toho využíva schopnosť genetických báz A, T, C a G viazať sa a odpájať. Samotný program je zakódovaný priamo do sekvencií DNA.
Po zahriatí sa spustia chemické reakcie a molekuly sa začnú preskupovať do energeticky najstabilnejšej konfigurácie. Tento proces zároveň vykonáva naprogramovaný matematický výpočet. Výsledná štruktúra DNA tak reprezentuje odpoveď.
Vedci na systéme spustili desať rôznych molekulárnych programov. Počítač zvládol sčítanie, odčítanie, násobenie aj delenie a úspešne spracoval aj 100-bitové výpočty bez chýb. Autori tvrdia, že fyzikálne vlastnosti systému zároveň znižujú potrebu klasických mechanizmov softvérovej korekcie chýb.
Výpočty bez elektrickej energie
Najzaujímavejšou vlastnosťou je spotreba energie. Samotné výpočty nevyužívajú elektrinu, pretože ich poháňajú chemické reakcie a tepelná energia potrebná na inicializáciu procesu.
DNA počítače zatiaľ nepredstavujú náhradu bežných procesorov, technológia však môže byť zaujímavá v oblastiach, kde majú molekulárne systémy prirodzenú výhodu. Výskumníci spomínajú napríklad extrémne husté dlhodobé ukladanie dát, energeticky efektívne výpočty alebo budúce miniatúrne systémy schopné fungovať priamo vo vnútri buniek a zisťovať príznaky ochorení.
Výskum je zaujímavý aj vzhľadom na rastúcu spotrebu dátových centier. Práve v Írsku dátové centrá v roku 2025 spotrebovali približne 23 % elektrickej energie krajiny. Molekulárne počítače sú zatiaľ experimentálnou technológiou, ukazujú však úplne inú cestu k výpočtom, pri ktorej sa namiesto elektrických obvodov samotným počítačom stáva hmota.
Zdroj: www.nature.com
Komentáre