Эксперты Московского физико-технического института (МФТИ) разработали новую архитектуру гибридных вычислительных систем, которые объединяют традиционные электронные компоненты с биологическими элементами. В таких системах в вычислительном процессе используются молекулы ДНК. Несмотря на активное развитие биокомпьютеров во всем мире, одна из главных проблем — несовместимость биологических компонентов с современными электронными технологиями. Российские ученые создали подход, позволяющий преодолеть этот технический барьер.
Согласно предложенной архитектуре, такие устройства способны выполнять сверхбыстрый анализ данных, что особенно важно, например, для одновременного выявления множества заболеваний по капле крови либо для ускорения работы алгоритмов искусственного интеллекта при распознавании образов — задач, где современные вычислительные мощности часто оказываются недостаточными. Кроме того, подобные биогибридные системы обещают значительно меньшие энергозатраты.
«Разрешение проблемы совместимости основано на уникальных свойствах биомолекул. Например, молекулы ДНК можно запрограммировать так, чтобы они взаимодействовали друг с другом по принципу логических элементов «и» или «или». Когда одна молекула ДНК заменяет другую на поверхности транзистора, это приводит к изменению электрического заряда и соответственно тока через транзистор. Таким образом, биохимическая реакция превращается в цифровой сигнал, понятный компьютеру. При этом белки способны менять свою форму под воздействием света, температуры или химических веществ — это также фиксируется электронным чипом и применяется для вычислений», — пояснил первый автор исследования, ведущий научный сотрудник Центра геномных технологий и биоинформатики МФТИ, доктор технических наук Иван Бобринецкий.
Подробности доступны в эксклюзивном материале «Известий»:
Продуманная реакция: ДНК-чип диагностирует множество болезней по капле крови