Ученые создали вычислительные блоки из бактерий и ДНК
Исследователи из Имперского колледжа Лондона продемонстрировали возможность создания логических вентилей — базовых компонентов для обработки информации в компьютерах и микропроцессорах — из безвредных бактерий кишечника и ДНК. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Созданные биологические логические вентили являются самыми продвинутыми из разработанных учеными. Они ведут себя аналогично своим электронным аналогам и обладают модульностью, то есть их можно комбинировать для создания более сложных процессоров.
Принцип работы и эксперименты
В одном из экспериментов ученые сконструировали вентиль «И» (AND Gate) на основе бактерии Escherichia coli (E.Coli). Бактерии были модифицированы с помощью ДНК, что позволило им включаться или выключаться при стимуляции определенными химическими веществами, повторяя работу электронного вентиля.
В другом эксперименте исследователи создали вентиль «НЕ» (NOT Gate) и соединили его с вентилем «И», получив более сложный комбинированный вентиль «И-НЕ» (NAND Gate).
Перспективы и вызовы
По словам соавтора работы профессора Ричарда Китни, эта работа может привести к созданию нового поколения биологических процессоров. В будущем микроскопические биокомпьютеры на основе таких элементов могли бы использоваться как:
- Сенсоры внутри артерий для обнаружения опасных бляшек и точечной доставки лекарств.
- Датчики для поиска и уничтожения раковых клеток в организме.
- Мониторы загрязнения окружающей среды, способные обнаруживать и нейтрализовать токсины (например, мышьяк).
Следующим этапом исследований станет разработка более сложных схем из множества логических вентилей. Ключевой задачей является поиск способа эффективного соединения множества биологических вентилей между собой для выполнения комплексной обработки информации.