Sirkuit Gerbang Logik Komputer DNA Untuk Perhitungan Rumit

Tinuku
News KeSimpulan.com - Gerbang logika membuat DNA komputasi lebih mudah. Komputer DNA fleksibel yang dirancang untuk lebih banyak masalah matematika yang kompleks.

Komputer dibangun dari DNA akan memberikan manfaat dari sebuah terobosan desain yang membantu melakukan perhitungan rumit dan juga dapat membuat sensor biologis untuk mendeteksi penyakit.

Sampai saat ini, komputer DNA yang menggunakan untai molekul DNA untuk menyimpan data dan proses pada dasarnya dibangun secara manual dengan desainer memilih struktur DNA yang dibutuhkan untuk membuat sirkuit logik yang diperlukan untuk perhitungan.

Sekarang, Lulu Qian, biolog komputansi, dan Erik Winfree, programer, keduannya berbasis di California Institute of Technology di Pasadena mengembangkan cara baru gerbang logika yang memungkinkan untuk mengotomatisasikan proses ini sehingga memungkinkan untuk membangun sirkuit jauh lebih besar.

Duo peneliti ini menggunakannya untuk membangun sebuah sirkuit yang menghitung akar kuadrat dari 0, 1, 4 dan 9. Hal ini terbuat dari 130 untai DNA, terbesar yang pernah dibuat dalam tabung reaksi tunggal.

"Ini sendiri bukan prestasi, melainkan semacam konfirmasi prinsip-prinsip yang didasarkan pada desain kami. Jika seseorang bisa mendapatkan sirkuit untuk melakukan sesuatu yang mampu untuk kimia sebagai akar kuadrat komputasi diskrit, maka mungkin orang bisa mendapatkan sirkuit DNA untuk melakukan apapun," kata Winfree.

Pendekatan mereka meniru pengembangan komputer konvensional berbasis silikon yang awalnya diprogram dalam mesin kode, satu set instruksi tingkat rendah sedemikian rinci sehingga hampir tidak mungkin bagi manusia untuk membaca.

Insinyur perangkat lunak modern menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi dan menjalankannya melalui bagian-bagian perangkat lunak yang disebut kompiler yang mengubah perintah ke dalam instruksi tingkat yang lebih rendah. Sekarang programmer DNA dapat melakukan hal yang sama, merancang sirkuit dalam logika tingkat tinggi tanpa khawatir pada molekul yang mendasari.

"Pada dasarnya kami memiliki kompiler dasar untuk sirkuit molekuler," kata Winfree.

Kunci bagi Qian dan Winfree adalah mengembangkan kompiler bertindak sebagai switch, satu sinyal DNA menjadi bentuk lain, pasangan dapat melakukan operasi AND atau OR. Menggabungkan operasi ini dengan cara tertentu yang dikenal sebagai dual-rail logic, efektif memungkinkan menghitung rangkaian DNA apapun.

Namun ada beberapa keterbatasan, sinyal tidak dapat melakukan perjalanan ke belakang di sepanjang sirkuit sehingga mustahil menciptakan memori untuk storing values. Winfree mengatakan keterbatasan ini dan lainnya karena untuk saat ini banyak sirkuit DNA masih akan dibangun.

"Mereka membuka pintu," kata Martyn Amos, pakar komputer DNA dari Manchester Metropolitan University di Inggris.

Amos mengatakan komputer DNA berdasarkan metode baru tidak mungkin untuk menyaingi komputer silikon, tetapi mereka bisa membuktikan lebih baik untuk menganalisis materi biologi.

"Anda bisa membayangkan dengan melempar sampel ke dalam tabung, gemetar dan meninggalkannya selama beberapa jam. Jauh lebih baik dengan mengirimkan ke laboratorium dan menempel di mesin," kata Amos.
  1. Lulu Qian (Bioengineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA) and Erik Winfree (Bioengineering, Computer Science, Computation and Neural Systems, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA). Scaling Up Digital Circuit Computation with DNA Strand Displacement Cascades. Science, 3 June 2011: Vol.332 no.6034 pp.1196-1201, DOI:10.1126/science.1200520
Erik Winfree http://www.dna.caltech.edu/~winfree/
Martyn Amos http://www2.docm.mmu.ac.uk/STAFF/M.Amos/
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment