Le nouvel ordinateur ADN peut calculer jusqu'à 900 racines carrées

• Un ordinateur composé de brins d'ADN dans un tube à essai peut trouver les racines carrées de nombres carrés de 1 à 900. 
• Bien qu'il ne fonctionne que pour les nombres entiers, il s'agit de l'ordinateur ADN le plus avancé à ce jour.

À l'heure actuelle, des sociétés comme Intel et AMD produisent en masse des transistors de 10 nanomètres de diamètre, soit à peine 10 fois plus larges que les molécules d'ADN.

Cependant, il y a une limite à la taille de ces transistors. Nous atteindrons bientôt un point où nous ne pourrons plus continuer à fabriquer des appareils électroniques plus petits et plus efficaces.

L'une des alternatives prometteuses aux technologies informatiques basées sur le silicium est le calcul de l'ADN, qui utilise du matériel de biochimie, d'ADN et de biologie moléculaire. Le domaine en est encore à ses balbutiements, mais il est très prometteur pour résoudre les problèmes que les ordinateurs existants ne peuvent pas gérer.

Jusqu'à présent, les scientifiques ont démontré des circuits basés sur l'ADN comprenant des dizaines de portes logiques, qui peuvent exécuter certaines fonctions logiques de base. Cependant, ils sont incapables de réaliser des opérations mathématiques complexes.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Rochester ont développé un ordinateur à partir de brins d'ADN dans un tube à essai, qui peut calculer les racines carrées de nombres carrés (entiers uniquement) jusqu'à 900.

Cela signifie qu'il peut trouver la racine carrée de 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49…784, 841, 900. Ceci est réalisé en concevant des séquences d'ADN et en programmant des réactions de déplacement de brin d'ADN.

Référence :Petit | DOI:10.1002/smll.201903489 

3 blocs de construction moléculaires

Pour réaliser le circuit logique de racine carrée de 10 bits via le déplacement de brins d'ADN, l'équipe de recherche a développé trois blocs de construction moléculaires.

1) Module cognitif : Les entrées sont codées pour reconnaître un ou deux nano-indicateurs d'ADN spécifiques. En termes simples, un nombre est codé sur l'ADN en utilisant une combinaison de 10 blocs de construction. La combinaison différente représente différents nombres qui sont connectés avec un marqueur fluorescent.

2) Module de bioinformatique : La racine carrée de 10 bits est réalisée en utilisant la réaction d'hybridation entre différentes combinaisons d'entrées et une plate-forme de réaction. Il modifie le signal fluorescent. La racine carrée du nombre d'origine est ensuite extraite de la couleur.

3) Module de définition : Ce module est nécessaire pour seuiller les sorties par des signaux de fluorescence pour mettre en valeur la réalisation du circuit logique à racine carrée de 10 bits.

Il est également possible d'optimiser les signaux d'entrée via le retour de sortie. Cela améliorera les performances dans les opérations logiques plus complexes.

Quelle est la prochaine étape ?

Cet ordinateur ADN offre une programmabilité structurelle unique de l'ADN et une base de données puissante, ouvrant de nouvelles voies pour le développement de circuits informatiques complexes et de nouveaux dispositifs fonctionnels.

L'équipe de recherche utilisera la même technique pour simuler des signaux analogiques ou numériques afin d'effectuer une plus large gamme de calculs de racine carrée, au lieu de simplement calculer des racines carrées d'entiers.

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Dans l'ensemble, l'étude offre une voie plus universelle pour les applications en bio-ingénierie et en biotechnologie. Et les chercheurs pensent que les ordinateurs à ADN finiront par remplacer les ordinateurs à base de silicium pour le traitement massif de données et les calculs compliqués.