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新发现!DNA计算机证实化学编程指日可待-亿电竞官方网址


本文摘要:录音:照片来自ErikWinfree/Caltech单细胞,利用自己的DNA进行分化、交配和分化,产生基本发展的生物体,是化学计算中最精妙的谜题的道德。

录音:照片来自ErikWinfree/Caltech单细胞,利用自己的DNA进行分化、交配和分化,产生基本发展的生物体,是化学计算中最精妙的谜题的道德。本周,《自然》杂志公开发表了研究报告,计算机科学家建立了第一台可以普遍编程的DNA计算机,朝着利用化学计算的道路迈出了重要的一步。该系统利用DNA制作的命令继续执行不同的6个程序。之前的DNA电脑本质上都是定制系统,只需要解决问题特定的问题即可。

但目前,研究人员正在使用新的系统继续执行21个测试程序。在可编程物质中,化学软件不会自动指导建设简单的可编程纳米材料。仅由DNA和盐水构成的新系统本身就足以应用于技术,但进一步发展了自组装可编程物质。

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该研究主要在加利福尼亚理工学院开展。研究负责人、计算机科学和生物工程学教授埃里克·温弗里表示,新系统的创造者想找到计算不道德反映化学的方法,控制化学的不道德。

DNA不构成由两条长链构成的梯状结构,每条链都有四种化学物质。该计算机的原理是单链DNA通过化学序列的互补性和其他DNA链的筛选。加利福尼亚理工学院的研究小组将DNA序列设计成类似于2-输出/2-输入布尔逻辑门。

这些门中的五个连成一层,用六个输出和六个输入继续执行所需的计算。但是,意味着一层不能计算。

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无视,一系列功能完全相同的层,其中一层的输入连接到另一层的输出,继续计算到得到答案为止。我们可以这样解释:随着一层一层的连接,算法最终编织了纳米围巾,包括计算过程。

温弗里(Winfree)和他的团队把这些电路抽象地想象成四方形的瓷砖,瓷砖两侧有固定装置,只允许与有序装置的瓷砖连接,就像积木一样。计算机的一套指令由355种不同类型的瓦组成。实质上,每块瓷砖不是一条DNA单链,而是四条,减少了足够的馀地,解决了意想不到的错误。

为了有序地展开计算(本质上是制备可计算的晶体),研究人员必须支持DNA展开组装的结构。约米安伍兹(DamienWoods)曾专门从事DNA计算机研究,现任爱尔兰梅努斯大学。他说:我们想让DNA有序地连接起来构成电路,而不是像溶液一样随机硬。

该DNA用于DNA折纸的技术,设计为长150纳米、长20纳米的纳米管。计算结晶在纳米管上展开组装,与冰糖包裹糖衣的绳子结晶相似。

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录音:图像来自DamienWoods/Maynooth,University想在这6个DNA计算机上运营程序,首先需要定制编译器。很多想法和科学不会投入编译器伍兹说。它允许研究人员写任何他们想要的软件算法,并通过各种抽象级别将算法切换成:从逻辑到块、块到数据流子块、子块到DNA序列等。

最后,引导DNA序列添加的内容、时间、温度。DNA折纸纳米管必须在1~2小时内制备,计算完毕需要1天左右的时间。

(温弗里认为速度不重要。)对于Winfree来说,这个结果是其职业生涯的许多变化。

对我来说,这是一条非常宽敞的道路。大约25年前,当他还是研究生时,他对数学瓦理论和理论计算机科学的不可思议联系感兴趣,想告诉他这种联系能否扩展到描述晶体成长的模型中。这使我很奇怪,假晶体是否在成长过程中不计算。

现在我们可以告诉他们了。(公共编号:)记录:本文编译器允许从IEEEEectrum版权文章中出版。

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