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  • La ricerca continua a mostrare miglioramenti nel calcolo del DNA

    Credito:CC0 Dominio Pubblico

    Per i non iniziati al calcolo biologico, il ZDNet il titolo potrebbe aver suggerito un esperimento di elaborazione del linguaggio andato in tilt:"Il computer del DNA in provetta calcola la radice quadrata di 900".

    Però, il titolo rispecchia fedelmente l'articolo, di Charlie Osborne, che i ricercatori che utilizzano 32 filamenti di DNA hanno creato una forma di "biocomputer" in grado di memorizzare ed elaborare i dati. Non solo quello, ma questo biocomputer ha dimostrato "le capacità computazionali avanzate che l'architettura basata sul DNA potrebbe portare ai futuri PC calcolando la radice quadrata di 900".

    Lungo e corto, un computer composto da filamenti di DNA in una provetta può calcolare la radice quadrata per numeri fino a 900. I ricercatori hanno scritto un documento che descrive il loro lavoro. "Piattaforma programmabile basata su nanoindicatori del DNA per il biocomputing logico a radice quadrata su larga scala" appare in Piccolo , che è descritto come una rivista "di argomenti su nano e microscala all'interfaccia della scienza dei materiali, chimica, fisica, ingegneria, medicinale, e biologia."

    Chunyang Zhou Hongmei Geng, Pengfei Wang e Chunlei Guo, gli autori, ha dichiarato perché la loro ricerca è importante:ad oggi, Sono stati dimostrati sperimentalmente circuiti basati sul DNA che coinvolgono decine di porte logiche in grado di implementare funzioni logiche, ma i circuiti sono incapaci di realizzare operazioni matematiche complesse, come le operazioni logiche di radice quadrata, che può essere eseguito solo con numeri binari a 4 bit.

    "Un sistema di biocalcolo del DNA ad alta capacità viene dimostrato attraverso lo sviluppo di un circuito logico a radice quadrata a 10 bit. Può calcolare la radice quadrata di un numero binario a 10 bit (all'interno dell'intero decimale 900) progettando sequenze di DNA e programmando lo spostamento del filamento di DNA reazioni. I segnali di ingresso sono ottimizzati attraverso il feedback di uscita per migliorare le prestazioni in operazioni logiche più complesse. Questo studio fornisce un approccio più universale per le applicazioni in biotecnologia e bioingegneria. "

    E&T portato una traduzione utile:

    E&T disse, "il computer utilizza 32 filamenti di DNA per memorizzare ed elaborare informazioni, calcolando la radice quadrata dei numeri quadrati 1, 4, 9, 16, 25 e così via fino a 900. Il computer del DNA usa l'ibridazione, che si verifica quando due filamenti di DNA si attaccano per formare DNA a doppio filamento... i ricercatori codificano un numero sul DNA usando una combinazione di dieci elementi costitutivi, con ogni combinazione che rappresenta un numero diverso fino a 900. Viene quindi attaccato a un marcatore di fluorescenza. Il team controlla quindi l'ibridazione in modo tale da modificare il segnale fluorescente complessivo in modo che corrisponda alla radice quadrata del numero originale. Il numero può quindi essere dedotto dal colore."

    ZDNet , nel frattempo, ha avvicinato i lettori al concetto di biocomputer in generale:"I biocomputer sono descritti vagamente come circuiti logici biochimici sintetici e recenti esperimenti hanno comportato la creazione di porte logiche, utilizzate nei microprocessori e nei microcontrollori, tra gli altri sistemi, per trasformare l'input in un output logico tramite la memorizzazione del DNA."

    Così hanno fatto Angel Goni-Moreno e Pablo Ivan Nikel in frontiere , come hanno spiegato il bioinformatica in termini semplici. "Il calcolo può essere ampiamente definito come la procedura formale mediante la quale le informazioni di input vengono elaborate secondo regole predefinite e trasformate in dati di output. Poiché questa definizione non specifica il tipo di informazioni e le regole coinvolte nel processo, è applicabile ai dispositivi elettronici così come ai sistemi biologici. In altre parole, sistemi biologici fare eseguire calcoli".

    Il bioinformatica non ha bisogno di presentazioni per chi ha già familiarità con anni di ricerca; nel 2011 Scientifico americano stava già riportando sui progressi nei "circuiti basati sul DNA".

    L'articolo parlava degli sforzi del California Institute of Technology, Per esempio, facendo uso di "nanostrutture di DNA chiamate porte altalenanti per costruire circuiti logici analoghi a quelli utilizzati nei microprocessori".

    Quindi i ricercatori del Caltech hanno successivamente costruito un circuito basato sul DNA che potrebbe riprodurre un semplice gioco di memoria.

    Scientifico americano ha spiegato:"Proprio come i componenti a base di silicio utilizzano la corrente elettrica per rappresentare gli 1 e gli 0, i circuiti a base biologica utilizzano concentrazioni di molecole di DNA in una provetta. Quando nuovi filamenti di DNA vengono aggiunti alla provetta come "input, ' la soluzione subisce una cascata di interazioni chimiche per rilasciare diversi filamenti di DNA come 'output'".

    John Loeffler in Ingegneria interessante discusso perché l'interesse sostenuto nel "DNA Computing":

    "Negli ultimi dieci anni, gli ingegneri si sono scontrati con la dura realtà della fisica alla ricerca di computer più potenti:transistor, gli interruttori on-off che alimentano il processore del computer, non possono essere resi più piccoli di quanto lo siano attualmente. Guardando oltre il chip di silicio, un'alternativa intuitiva è attualmente in fase di sviluppo utilizzando il DNA per eseguire gli stessi tipi di calcoli complessi che fanno ora i transistor al silicio".

    Loeffler sul suo potenziale:"I materiali necessari per sintetizzare le molecole di DNA sono economici e prontamente disponibili e rimangono stabili a temperatura ambiente e oltre. Ciò che il DNA Computing è potenzialmente in grado di ottenere data la resilienza del DNA e il parallelismo biologico rappresenta un passo essenziale verso il futuro dell'informatica ."

    Così, parlerà di aumento del "DNA Computing" oltre al "Silicio Computing?" Guo, per uno, ha affermato di ritenere che i computer del DNA potrebbero un giorno sostituire i computer tradizionali per calcoli complessi, secondo Nuovo scienziato .

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