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跷跷板逻辑门使DNA计算更容易

跷跷板逻辑门使DNA计算更容易

作者:微生毙岿  时间:2017-05-01 02:43:06  人气:

雅各布·阿隆(Jacob Aron)从DNA构建的计算机将受益于设计突破,帮助他们执行复杂的计算,并且还可以生成用于检测疾病的生物传感器到目前为止,DNA计算机 - 使用DNA分子链来存储和处理数据 - 基本上是手工构建的,其设计者选择了使计算所需的逻辑电路所需的精确DNA结构现在,位于帕萨迪纳的加州理工学院的Lulu Qian和Erik Winfree开发了新的“跷跷板”逻辑门,让它们实现了自动化过程,从而可以构建更大的电路这对使用这些门构建了一个计算0,1,4和9的平方根的电路它由130条DNA链组成,是有史以来在单个试管中构建的最大链 “这本身并不是成就 - 而是对我们设计所依据的原则的一种确认,”Winfree说 “如果人们可以通过电路来做一些如此随意而又与化学相悖的事情,就像计算离散的平方根一样,那么可能有人可以让DNA电路做任何事情”他们的方法模仿了传统的硅基计算机的发展,这些计算机最初是在机器代码中编程,这是一套如此详细的低级指令,人类几乎不可能阅读现代软件工程师使用高级编程语言并通过称为编译器的软件运行它们,该编译器将其命令转换为较低级别的指令 DNA程序员现在能够做同样的事情,用高级逻辑设计他们的电路而不用担心潜在的分子 “基本上我们有分子电路的基本编译器,”Winfree说 Qian和Winfree的跷跷板门是开发编译器的关键它们充当开关,将一个DNA信号转换成另一个;一对可以执行逻辑运算AND或OR以特定方式组合这些操作(称为双轨逻辑),可以有效地让您使用DNA电路计算任何内容但是有一些限制 - 信号不能沿着电路向后传播,因此无法创建用于存储值的存储器 Winfree说,由于这个和其他限制,许多DNA电路目前仍将“手工”建造,允许非跷跷板组件包含在设计中 “从某种意义上说,它们为可编程物质打开了大门,”英国曼彻斯特城市大学的DNA计算专家Martyn Amos说他说基于新方法的DNA计算机不太可能与他们的硅同类产品相媲美,但他们在分析生物材料方面可以证明更好 “你可以想象将样品扔进管中,摇晃它并放置几个小时这比将它发送到实验室并将其粘贴在机器中要好得多“期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.1200520关于这些主题的更多信息: