Viola
-5 °C
-2 °C

Logikusan gondolkodó DNS-gépek

2009.11.01. 09:21
A DNS-ből és más biológiai molekulából készült számítógépek ma még távol állnak az átlag felhasználótól, a világ néhány speciális laboratóriumában léteznek csak. Izraeli kutatók rájöttek, hogyan lehet e gépecskéket felhasználóbaráttá tenni.

Úgy felhasználóbarátok, hogy közben komplex számításokat végeznek, és bonyolult kérdéseket válaszolnak meg – állítja a Weizmann Intézet (Rehovat, Izrael) Ehud Shapiro professzor által vezetett Biomolekuláris Számítógépek Laboratóriumának két fiatal kutatódiákja, Tom Ran és Shai Kaplan.

A világ első autonóm programozható DNS-számítógépféléjét Shapiro és munkacsoportja kísérletezte ki 2001-ben. Az egyszerű logikai műveleteket végző gép annyira kicsi volt, hogy egybillió belefért volna belőle egy vízcseppbe.

dns1

A szerkezet újabb, 2004-es változata kéncsőben detektálta a rákot, majd egy molekulát küldött rá azzal a céllal, hogy semmisítse meg. A kísérlet előrevetíti a jövőt: valamikor biológia-alapú gépecskéket fecskendeznek az emberi testbe, amelyek egyfajta sejtdoktorként betegségeket azonosítanak, és megakadályozzák további terjedésüket. A majdani biomolekuláris számítógépek ilyen és hasonló izgalmas lehetőségeket válthatnak valóra.

Egyik legfontosabb tulajdonságuk, hogy elvileg számítások millióit képesek párhuzamosan elvégezni. Shapiro és munkatársai jelenleg azon dolgoznak, hogy a parányi gépecskék megtanuljanak logikusan „gondolkodni”.

Szókratész halandósága

DNS-gépüket az Arisztotelészig visszavezethető közismert „ha... akkor” (if... then) dedukcióval tanítják. A klasszikus példa: „Minden ember halandó. Szókratész ember. Következésképpen, Szókratész halandó”. A gépnek beadtak egy szabályt („minden ember halandó”) és egy tényt („Szókratész ember”), mire az helyesen válaszolt a „Szókratész halandó?” kérdésre.

Bonyolultabb kérdéseket is feltettek, több szabállyal, több ténnyel. A DNS-számítógép valamennyire korrekt választ adott, tehát jól következtetett. A válaszadásban fontos szerepet játszik a kutatócsoport által fejlesztett fordítóprogram (compiler): számítógépes program, amely valamely programozási nyelven írt programot képes egy másik programozási nyelvre lefordítani. Jelen esetben a DNS számítási kódot kapcsolja össze egy magasabb szintű programozási nyelvvel.

dns2

A kivitelezés során a kérdés valahogy így hangzott: „Halandó (Szókratész)?” A válasz kiszámításához robotrendszer gyűjtötte össze a szabályokat, tényeket és kérdéseket reprezentáló különböző DNS-szálakat, illetve kereste meg a helyüket egy hierarchikus folyamatban. A választ felvillanó zöld fénybe kódolták. Egyes szálak rendelkeztek a villanófényjelzés biológiai változatával, egy fehérjéhez – de a fehérje által eltakart – kötődő természetes, fluoreszkáló molekulával. A helyes válaszra érzékeny speciális enzim eltüntetve a takarást, szabaddá tette a fényt. A biomolekuláris adatbázist tartalmazó apró vízcseppek egészen bonyolult kérdéseket is megválaszoltak, s a komplex válaszokat ábrázoló színkombinációkban fénylettek.

Köszönjük, hogy olvasol minket!

Ha fontos számodra a független sajtó fennmaradása, támogasd az Indexet!