ایده ساخت رایانه های DNA

سال 1994 بود. دكتر لئونارد آدلمن، استاد رشته كامپيوتر دانشگاه كاليفرنيای جنوبی روی تختخواب خود دراز كشيده بود و كتاب بيولوژی ملكولی ژن، نوشته جيمز واتسون را مطالعه می‌كرد. ناگهان چيزی در ذهنش جرقه زد. كمی بيشتر فكر كرد. بله، سلول‌های انسان و رايانه‌ها در پردازش و ذخيره سازی اطلاعات تقريبا يكسان عمل می‌كنند. رايانه‌ها اطلاعات را در قالب رشته‌ای از يك و صفر ذخيره می‌كنند. موجودات زنده نيز اطلاعات را با مولكول‌های موسوم به A، T، C، G در يك DNA ذخيره می‌كنند. به عبارت ديگر DNA پتانسيل انجام عمليات محاسباتی و پردازش را دارد. در واقع DNA در شيوه ذخيره سازی اطلاعات ثابت روی ژن شما بسيار شبيه هارد ديسك عمل می‌كند و چنين بود كه ايده نسل جديدی از رايانه‌ها شكل گرفت: رايانه‌های DNA.   

آن جرقه كوچك در ذهن آدلمن به سرعت به يك پروژه جدی در مراكز تحقيقاتی و پژوهشی تبديل شد. درواقع همه می‌دانستند كه با سرعت فعلی رشد صنعت چيپ سازی، رايانه‌های ترانزيستوری و سيليكونی كه بيش از 40 سال است در مركز توجه جهان محاسبات قرار داشته‌اند. بزودی به انتهای خط خواهند رسيد. چيپ‌ها كوچك‌تر و كوچك‌تر شدند و در هر 18 ماه تعداد قطعات الكترونيكی موجود روی چيپ دو برابر شد و سرعت چند برابر افزايش يافت، اما اين مينياتوری شدن چيپ ها و افزايش سرعتشان نهايت    و حدی دارد و پس از آن متوقف خواهد شد، بنابراين توجه متخصصان به ميليون‌ها سوپر رايانه طبيعی موجود در موجودات زنده جلب شد و به كار روی نظريه آدلمن پرداختند.

    ماشين‌ها و رايانه‌هايی نيز ساخته شده است. گرچه اگر به دقت نگاه كنيد به جای رايانه تنها تيوپ‌های كوچكی می‌بينيد كه آب دارند.

مزایا و معایب رایانه های DNA

اگر یک رایانه DNA را با رایانه های امروزی مقایسه کنیم ، نتایجی بسیار شگفت انگیز به دست می اوریم:

·         این رایانه های قدرت پردازش و ذخیره سازی زیادی دارند ، برای مثال رایانه های DNA بسیار کوچک تر از رایانه های امروزی است در حالی که حجم بسیار بیشتری از اطلاعات را می توانند در خود ذخیره کنند . یک پوند (453 گرم) DNA ظرفیتی بیشتر از تمامی رایانه های الکترونیکی ساخته شده دارد. از نظر قدرت محاسبای این رایانه ها با رانه های فعلی قابل قیاس نیستند. قدرت محاسباتی یک رایانه DNA با اندازه اشک چشم بیشتر از قوی ترین سوپر رایانه های جهان است!

·         بیش از 10 ترلیون مولکول DNA می تواند در یک سانتی متر مکعب جا بگیرد.با این حجم از DNA می توان 10 ترا بایت (1000گیگابایت) اطلاعات را ذخیره نمود و 10 ترلیون محاسبه را در یک لحظه انجام داد.

·         DNA ارگانیسم سلولی است و در همه موجودات زنده وجود دارد و یک منبع در دسترس و در نتیجه ارزان قیمت است  و مشکلات سمی بودن و یا غیر قابل جذب بودن برای طبیعت را مانند مواد فعلی ندارد.

·         همچنین می توان گفت که یک گرم DNA خشک شده که تقریبا به اندازه نصف حبه قند است می تواند اطاعات یک تریلیون سی دی را در خود ذخیره کند.

·         …

حالا متوجه شدیم که چرا دانشمندان وقت زیادی را صرف این ایده میکنند و میکوشند تا این نسل جدید را به واقعیت تبدیل کنند؟.البته در واقعیت بر سر راه نسل جدید رایانه ها مشکلاتی نیز هست نظیر انکه DNA ها همیشه انطور که انتظار می رود کار نمیکنند. مسایلی که در حال حاضر از سوی این رایانه ها حل می شوندبسیار ابتدایی و مقدماتی هستند و کودکان با کاغذ و قلم سریع تر به جواب می رسند ، اما دلیلی که متخصصان را همچنان دلگرم نگاه داشته است و انها را به کار بیشتر بر روی این پروژه واداشته است ، مزایایی است که یک رایانه DNA به دنبال دارد و مانیز به صورت مختصری در بالا بدانهااشاره کردیم.

عملی شدن ایده ساخت رایانه های DNA

یکی از مهمترین مسایل متخصصان کنترل تولید و توسعه آنها برای دريافت نتايج دقيق از محاسبات است. يكی از متخصصان توانسته است رايانه‌ای را در سال 2001 به نام خود ثبت كند كه در يك قطره آب جای دارد و از مولكول‌های DNA و آنزيم‌ها به عنوان ورودی، خروجی، نرم‌افزار و سخت‌افزار استفاده می‌كند. در سال 2003 اين دانشمند به كمك همكارانش يك منبع تغذيه نيز به رايانه‌اش اضافه كرد. اين منبع، انرژی خود را از شكسته شدن مولكول‌های DNA تامين می‌كند. وی مطمئن نيست كه ژنتيك بتواند جايگزين سيليكون شود. اما معتقد است كه اين دو نسل به شيوه‌ای مسالمت آميز و در كاربردهای مختلف، كنار هم زندگی خواهند كرد و آخرين خبر اين كه در اواسط آگوست امسال( اواخر مردادماه) گروه ديگری از دانشمندان طی يك مقاله اعلام كردند كه رايانه‌ای ساخته‌اند كه مبتنی بر بيلوژيك است و برای انجام يك بازی با نام Tic-Tac Toe ( بازی xo در يك محيط 3x3 ) طراحی شده است. آنها معتقدند كه اين رايانه هيچگاه اين بازی را به انسان نمی‌بازد. به نظر می‌رسد استفاده هوشمند از رايانه‌های DNA آغاز شده است، اما آيا زمانی خواهد رسيد كه من و شما به جای اين رايانه‌های الكترونيكی از يك قطره آب برای انجام محاسبات استفاده كنيم؟

>>>این هم دو خبر از کاربرد و پیشرفت رایانه های DNA

*تیتر خبر : محققان ایرانی به فناوری پیشرفته محیط مولکولی ذخیره اطلاعات دست یافتند.

متن خبر : محققان کشورمان به فن آوری پیشرفته محیط مولکولی ذخیره اطلاعات دست یافتند که از آن به عنوان پایه نسل بعدی رایانه ها (رایانه های مولکولی) و انقلابی در زمینه ذخیره و مبادله حجم کلانی از اطلاعات یاد می شود.

مهندس ایمان مرادی، کارشناس ارشد نانوفن اوری و مجری این طرح، در گفت وگو با ایسنا، اظهار کرد: فن آوری MERI یا محیط مولکولی ذخیره اطلاعات - به عنوان نسل جدیدی از محیط های ذخیره اطلاعات - یک پروژه مادر بوده و خود شامل چند بخش با کاربردهای مختلف است. اساس ساختمانی MERI را ماکرومولکول های DNA تشکیل می دهد.  

وی خاطرنشان کرد: محیط مولکولی ذخیره اطلاعات بعد از انتخاب ساختار مولکولی بر اساس سیستم «باینری» توسط دستگاه DNA ساخته می شود.MERI توسط دستگاه DNA قابل بازخوانی ساختار مولکولی و در نهایت بازخوانی اطلاعات می باشد. از ویژگی های بسیار مهمی که MERI را به یک محیط ذخیره اطلاعات منحصر به فرد بدل کرده است می توان به ظرفیت های بالای ذخیره سازی اطلاعات در واحد سطح آن معادل 10 کیلو بایت در سانتی متر مربع، ابعاد بسیار کوچک و میکروسکوپیک آن در حدود نانومتر و نیز پایداری آن که بعد از تولید در شرایط معمولی بسیار طولانی مدت (میلیونها سال)می باشد اشاره کرد.

مهندس مرادی تصریح کرد: در این سیستم با توجه به فاصله کم میان اجزای مولکول DNA و ظرفیت بالای آن برای ذخیره اطلاعات، طی پروسه ای اطلاعات را به صورت مولکولی معادل سازی می شود تا به ظرفیتی حدود چند میلیون برابر CD برسیم.       .....

وی اظهار داشت: پس از ذخیره اطلاعات مولکولها را روی پلیت ها و دیسکت های خاصی قرار می دهیم که با تعیین توالی زنجیره DNA مجددا با نرم افزار اولیه اطلاعات را از حالت مولکولی به صفر و یک و بعد به حروف الفبا تبدیل می کنیم که این کار توسط دستگاه بازخوانی DNA انجام می شود.   ...

مهندس مرادی در پایان با اشاره به این که با دستیابی به این تکنولوژی ایران به عنوان اولین کشور از خاورمیانه به عضویت انجمن بین المللی نانو تکنولوژی در آمریکا در آمده است، افزود: با پیشرفت این تکنولوژی و استفاده از زنجیره های خام DNA و نیز ایجاد تغییرات اپتیکی در آن می توان هزینه های تولید را کاهش داد که این امر بستگی به درخواست ها ی تولیدی دارد.

((می تونید متن کامل خبر رو از ادرس  انجمن های ارمیا بخونید .))منبع خبر : سایت خبری شریف نیوز

*تیتر خبر : تشخیص آنفلوانزای پرندگان با استفاده از رایانه مبتنی بر DNA