Biyoloji teknolojiyle birleştikçe, bilişimin sınırları değişiyor. Bu yeni sınırın merkezinde, ortaya çıkan bir kavram var: DNA ile çalışan sıvı bir bilgisayar. 100 milyardan fazla benzersiz devreyi destekleme yeteneğiyle, bu sistem yakında hastalıkları nasıl tespit edip teşhis ettiğimizi değiştirebilir.
DNA tabanlı süper bilgisayar
DNA, yaşamı kodlamasıyla bilinse de, araştırmacılar artık bir hesaplama aracı olarak potansiyelini araştırıyorlar. Şanghay Jiao Tong Üniversitesi’nden Dr. Fei Wang liderliğindeki bir ekip, DNA’nın genetik talimatları taşımaktan çok daha fazlasını yapabileceğine inanıyor.
Yakın zamanda Nature dergisinde yayınlanan çalışmaları, DNA moleküllerinin yeni hesaplama sistemlerinin temel bileşenleri haline gelebileceğini ortaya koyuyor. DNA, yalnızca genetik verileri tutmaktan ziyade, biyolojik devrelerin içinde teller, talimatlar veya hatta elektronlar gibi davranabilir.
Geçtiğimiz on yıllar, uygulamaya özgü olandan programlanabilir olana kadar elektronik ve fotonik entegre devrelerin evrimine tanık oldu. Sıvı fazlı DNA devreleri, algoritmaların kodlanması ve yürütülmesinde büyük paralellik potansiyeline sahip olsa da genel amaçlı DNA entegre devrelerinin (DIC’ler) geliştirilmesi henüz araştırılmamıştır. Burada, çok katmanlı DNA tabanlı programlanabilir kapı dizilerinin (DPGA’ler) entegrasyonu yoluyla bir DIC sistemi gösteriyor.
Genel amaçlı bilgi işlem için jenerik tek sarmallı oligonükleotidlerin tekdüze bir iletim sinyali olarak kullanılmasının, büyük ölçekli DIC’leri minimum sızıntı ve yüksek doğrulukla güvenilir bir şekilde entegre edebileceğini gösteriyor. Çift raylı kapıya sahip tek bir DPGA’nın yeniden yapılandırılması, 100 milyardan fazla farklı devreyi uygulamak için kablolama talimatlarıyla programlanabilir. Dahası, moleküllerin içsel olarak rastgele çarpışmasını kontrol etmek için, kademeli DPGA’lerin asenkron yürütülmesi için yönlülük sağlamak üzere DNA origami kayıtları tasarlandı. Bunu, yaklaşık 500 DNA ipliğine sahip 30 mantık kapısından oluşan üç katmanlı kaskad DPGA’larla bir araya getirilmiş ikinci dereceden denklem çözücü bir DIC ile örneklendirdi.
