A DNS-számítógép az egyik nem elektronikus módszer, amelyet jelenleg a kombinatorikus problémák megoldására kutatnak . Nem állítja az általános számítógép általános jellegét és rugalmasságát. Inkább egy speciális eszköz, például grafikus processzor , hangkártya vagy konvertáló . Leonard Adleman 1994-ben megfogalmazott elve „abból áll, hogy a problémát egy DNS-szálakkal kódolják, és a molekuláris biológia klasszikus eszközeivel manipulálják azokat a műveleteket szimulálják, amelyek elkülönítik a probléma megoldását, ha ez lehetséges. ... létezik. "
Ezt a tartományt eredetileg Leonard Adleman , a Dél-Kaliforniai Egyetem fejlesztette ki 1984-ben. Adleman bemutatta azt a koncepciót , hogy a DNS- t a számítás egyik formájaként egy hétpontos hamiltoni útprobléma megoldására használják . Adleman első kísérletei óta előrelépés történt, és be lehetett bizonyítani, hogy a különböző Turing-gépek építhetők.
Bár a kezdeti érdeklődés ezt a megközelítést alkalmazza az NP-hard (in) problémák megoldására , hamar rájöttek, hogy egyes fogalmak nem a legalkalmasabbak az ilyen típusú számításokhoz, és számos javaslat született egy " gyilkos alkalmazás " megtalálására. "ezt a megközelítést. 1997-ben Mitsunori Ogihara informatikus, aki Animesh Ray biológussal dolgozott együtt, egy ilyen gyilkossági alkalmazást javasolt, mint a logikai áramkörök értékelése .
2002-ben, a kutatók a Weizmann Institute a Rehovot , Izrael , kifejlesztett egy programozható molekuláris számítástechnikai gépet, alkotják enzimeket és a DNS-molekulák szilícium helyett mikrochip. 2004. április 28-án Ehud Shapiro (in) , Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor és Rivka Adar, a Weizmann Intézet munkatársai a Nature folyóiratban bejelentették, hogy elméletileg egy DNS-számítógépet építettek, amely modul be- és kilépéssel párosul. képes diagnosztizálni a rák aktivitását egy sejtben, és a diagnózis idején rákellenes gyógyszert előállítani.
2013 januárjában a kutatók JPEG- fényképet , Shakespeare-szonettek készletét és Martin Luther King Jr. "Van egy álmom" beszédének audio fájlját tárolhatták a digitális DNS-adattárolóban .
2013 márciusában a kutatók létrehoztak egy transzkripcionistát (in) (biológiai tranzisztort).
Segítségével fragmensek DNS szálak , a megszorítások egy kutatási lehet kódolt formájában enzimek . A dezoxiribonukleikus bázisok összeszerelésének és megkettőzésének folyamata során az enzimek eltávolítják azokat a fragmenseket, amelyek nem felelnek meg a probléma korlátainak. A folyamat végén már csak a keresett problémára megoldást tartalmazó DNS-láncok maradnak.
A DNS-t használó számítási rendszer olyan kódolási mechanizmusokon alapszik, amelyek alapvetően különböznek a hagyományos számítógépektől: klasszikus gépeinkben a kapcsolóeszközökben lévő elektronok által hordozott elektromos töltések manipulálása az elektronikus eszközök (tranzisztorok), amelyek a kódolt információkat bináris formában valósítják meg. forma. A DNS-alapú számítógépeknél az információkat a DNS kémiai egységeiben értelmezik.
A DNS-alapú számítógéppel történő számítás alapelve az, hogy egyes DNS-szekvenciákat szintetizál, és hagyja őket kémcsőben reagálni.
Az olyan döntési problémák megoldására, mint a híres hamiltoni út (van-e olyan út, amely összekapcsolja az adott gráf összes csúcsát?), Megoldást építünk, amelyben a DNS-molekulák hagyományosan kódolják a két pont közötti lehetséges utakat. A szétválasztási és amplifikációs lépéseket váltakozó eljárással a gráfból hiányzó éleket használó utat kódoló szálakat ezután ki kell küszöbölni, amíg egy megvalósítható megoldást el nem különítenek (csak a meglévő éleket kölcsönözve).
Ennek a rendszernek a rendkívüli lassúságát (amelynek reakcióideje percekben, órákban vagy napokban számolódik, és nem mikroszekundumban) kompenzálja a tömegesen párhuzamos oldala: több millió vagy milliárd molekula lép kölcsönhatásba egymással. Másrészt a bemenetek / kimenetek messze vannak a jelenlegi számítógépes interfészeink kényelmétől.
Az első eredményeket Leonard Adleman ( NASA , JPL ) szerezte
2002-ben J. Macdonald, D. Stefanovic és M. Stojanovic létrehoztak egy DNS-számológépet, amely képes Tic-tac-toe lejátszására egy emberi játékos ellen. A számológép kilenc tartályból áll, amelyek a játék kilenc dobozának felelnek meg. Mindegyik tartály tartalmaz egy szubsztrátumot és különböző DNS-enzim kombinációkat. Maga a szubsztrát egy DNS-szálból áll, amelynek egyik végén fluoreszcens kémiai csoportot oltottak, a másik végén pedig represszor-csoportot. A fluoreszcencia csak akkor aktív, ha a szubsztrát molekulái kettévágódnak. Az enzim DNS-ek logikai funkciókat szimulálnak . Például egy ilyen DNS kibontakozik, ha két különféle DNS-szálat vezetnek be, utánozva a logikai ÉS funkciót.
Alapértelmezés szerint a számológép állítólag először a középső mezőben játszik. Az emberi játékos bemenetként nyolc különböző típusú DNS-szálat rendel hozzá mind a nyolc sejthez, amelyeket valószínűleg játszani fog. Annak jelzésére, hogy bejelöli az i. Mezőt, az emberi játékos az összes tartályba beleönti az i. Bejegyzésnek megfelelő szálakat. Ezek a szálak a tálcákban található bizonyos enzimatikus DNS-ekhez kötődnek, amelyek egyikükben az enzimatikus DNS deformációját okozzák, amely a szubsztrátumhoz kötődik és azt elvágja. Ezután a megfelelő tálca fluoreszkálóvá válik, jelezve, hogy melyik doboz játszik le a DNS-számológépet. A különféle enzimatikus DNS-ek el vannak osztva a különböző tartályokban, hogy biztosítsák a DNS-számológép győzelmét az emberi játékos ellen.
A 2009 , a partnerség jött létre az IBM és a CalTech , amelynek célja, hogy készítsen „DNS chip”. Egy csoport dolgozik ezen nukleinsav integrált áramkörök gyártásán belül magában a CalTech-ben. Ezen chipek egyike négyzetgyökeket számol. Egy fordítót írtak Perl-ben .