近日,来自美国哥伦比亚大学和新墨西哥州立大学的研究人员宣布,他们已经共同研发出了基于DNA的中等大小的集成分子电路。“这是DNA计算机领域的一大进步”。来自哥伦比亚医学部分的博士Joanne Macdonald这样说道。
基于该分子电路,他们研发一款命名为MAYA-II的“计算机”。该计算机集成的是DNA,而不是硅芯片。 Joanne Macdonald称这一突破的重大意义可与当年硅芯片诞生的意义相比。通过研究表明,大型的DNA计算机也有可能进一步得以实现。
在DNA计算机中,DNA绝大多数都是悬浮于充满液体的试管之中执行运算的。DNA溶液代替了电子芯片,每个DNA片段本身就是一个微型处理器,它们各自进行计算。与传统电子计算机以“0”和“1”来代表信息不同,在DNA计算机中,信息将以分子代码的形式排列于DNA上,特定的酶可充当“软件”来完成所需的各种信息处理工作。当DNA分子间在某种酶的作用下瞬间完成某种生物化学反应时,可以从一种基因代码变为另一种基因代码。如果将反应前的基因代码作为输入数据,反应后的基因代码就可作为运算结果。
在运行速度方面,这些DNA计算机虽然不能与硅计算机相提并论,但DNA计算机的优势在于,它可以在液体中进行运行,比如在血液或身体里进行单个细胞样本的采集。
Macdonald博士目前正是用这种技术来提高疾病诊断的正确性,并希望通过基于DNA计算的设备来准确地分辨出不同的病毒株。在未来,可使用类似的技术来对禽流感进行检测,未来也很有可能使用这种基于DNA的计算机来植入人体,以便诊断并杀死癌细胞,或者通过发出胰岛素来对糖尿病进行监控和治疗。
MAYA-II计算机已经可以与人进行tic-tac-toe游戏的对玩,并保持全胜。以上这张图片显示的便是MAYA-II计算机与人玩游戏的情形,黑色的细胞面板上包含了成排的DNA,作出移动时可在显示屏上显示,红色正方形显示计算机已经赢得了此次游戏。