Komputer Berbasis DNA Menghitung Akar Kuadrat hingga 900 – Peta Batu Komputasi Molekuler

• Komputer yang terbuat dari benang DNA dalam tabung reaksi dapat menemukan akar kuadrat dari angka kuadrat dari 1 hingga 900.
• Meskipun hanya bekerja untuk bilangan bulat, ini adalah komputer DNA yang paling canggih hingga saat ini.

Saat ini, perusahaan seperti Intel dan AMD memproduksi massal transistor sebesar 10 nanometer — hanya 10 kali lebih lebar dari molekul DNA.

Namun, ada batasan seberapa kecil transistor ini bisa menjadi. Kami akan segera mencapai titik di mana kita tidak lagi dapat terus membuat perangkat elektronik yang lebih kecil dan lebih efisien.

Salah satu alternatif yang menjanjikan bagi teknologi komputer berbasis silikon adalah komputasi DNA, yang menggunakan biokimia, DNA, dan perangkat keras biologi molekuler. Bidang ini masih dalam tahap awal tetapi menjanjikan untuk menyelesaikan masalah yang komputer yang ada tidak dapat tangani.

Hingga saat ini, ilmuwan telah menunjukkan sirkuit berbasis DNA yang terdiri dari puluhan gerbang logika, yang dapat melakukan beberapa fungsi logika dasar. Namun, mereka tidak mampu menyelesaikan operasi matematika yang kompleks.

Sekarang, peneliti di Universitas Rochester telah mengembangkan komputer dari benang DNA dalam tabung reaksi, yang dapat menghitung akar kuadrat dari angka kuadrat (bilangan bulat saja) hingga 900.

Ini berarti ia dapat menemukan akar kuadrat dari 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49…784, 841, 900. Ini dicapai dengan merancang urutan DNA dan memprogram reaksi perpindahan benang DNA.

Referensi: Small | DOI:10.1002/smll.201903489

3 Blok Pembangun Molekuler

Untuk merealisasikan sirkuit logika akar kuadrat 10-bit melalui perpindahan benang DNA, tim peneliti mengembangkan tiga blok pembangun molekuler.

1) Modul Kognitif: Input dienkode untuk mengenal satu atau dua indikator nano-DNA tertentu. Dengan kata sederhana, sebuah angka dienkode ke dalam DNA menggunakan kombinasi 10 blok pembangun. Kombinasi yang berbeda mewakili angka yang berbeda yang terhubung dengan markernya.

2) Modul Biokomputasi: Akar kuadrat 10-bit direalisikan menggunakan reaksi hibridisasi antara kombinasi input yang berbeda dan platform reaksi. Ini mengubah sinyal floresen. Akar kuadrat dari angka asli kemudian diekstrak dari warnanya.

3) Modul Definisi: Modul ini diperlukan untuk membatasi output dengan sinyal floresen untuk menampilkan realisasi sirkuit logika akar kuadrat 10-bit.

Juga memungkinkan untuk mengoptimalkan sinyal input melalui umpan balik output. Ini akan meningkatkan performa dalam operasi logika yang lebih kompleks.

Apa Selanjutnya?

Komputer DNA ini menyediakan pemrograman struktural unik dari DNA dan basis data yang kuat, membuka jalan baru untuk pengembangan sirkuit komputasi kompleks dan perangkat fungsional baru.

Tim peneliti akan menggunakan teknik yang sama untuk mensimulasikan sinyal analog atau digital untuk melakukan rentang perhitungan akar kuadrat yang lebih luas, bukan hanya menghitung akar kuadrat bilangan bulat.

Baca: Microsoft Has Built A Completely Automated DNA Data Storage

Secara keseluruhan, studi ini menawarkan cara yang lebih universal untuk aplikasi dalam bioengineering dan bioteknologi. Dan peneliti yakin bahwa komputer DNA pada akhirnya akan menggantikan komputer berbasis silikon untuk pemrosesan data massal dan komputasi yang rumit.