Микрожидкостный чип автоматизирует вычисления с помощью ДНК

19.09.2021

Корейские ученые из Инчхонского национального университета (INU) создал то, что, как они заявляют, однажды заменит электронные процессоры: программируемый микрожидкостный чип (Microfluidic Processing Unit, MPU), который для выполнения вычислений использует не электронику, а ДНК.

Вычисления с использованием ДНК традиционно требовали трудоемкого смешивания белковых цепочек в реакционной пробирке. MPU, напротив, делает все автоматически и управляется через традиционный ПК или смартфон.

Изготовив прототип ДНК-процесора с помощью 3D-принтера, исследователи смогли продемонстрировать его применение для выполнения сложных математических операций с булевой логикой. Для этого шаблоны одинарной цепочки ДНК превращали в логические вентили, которые соединялись с входящей ДНК и комплементарными последовательностями Уотсона-Крика и производили исходящую ДНК, длина которой давала двоичный результат "правда-ложь".

Функциональность прототипа MPU ограничена самыми базовыми логическими операциями - AND, OR, XOR и NOT - но команда INU убеждена, что это только начало. По ее прогнозам, MPU будет способствовать разработке сложных арифметико-логических устройств и нейроморфных схем.

"Мы представили концептуальное доказательство базовой работы логических вентилей и вычислений ДНК через чип MPU на основе ДНК, пусть и с ограниченной функциональностью", - подытожили представители INU свою статью в журнале ACS Nano, сообщив дополнительно, что их дальнейшие исследования будут нацелены на создании комплексной вычислительной платформы для приложений глубокого обучения и математического моделирования - с алгоритмами ДНК и системами хранения данных на базе ДНК.

INU не единственная организация, которая рассматривает ДНК как потенциальную основу новой компьютерной революции. Еще в 2016 году компания Microsoft и Вашингтонский университет продемонстрировали цифровое хранилище на основе ДНК, записывая до 200 МБ данных в цепочки инкапсулированной синтетической ДНК. Как утверждала тогда Microsoft, эта технология позволит хранить информацию в течение 2000 лет при 10 °C или миллионы лет - при охлаждении до -18 °C.

<< Назад: Алюминиевая пленка защищает от лесных пожаров 20.09.2021

>> Вперед: Карманные накопители LaCie Mobile SSD Secure и Portable SSD 2 Тбайт 19.09.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Курение отупляет 02.12.2024

Курение давно известно как фактор риска для множества заболеваний, но его влияние на умственные способности исследуется относительно недавно. Группа ученых из Университета штата Огайо провела масштабное исследование, результаты которого показали: курение связано с ухудшением когнитивных функций, особенно в среднем возрасте. В рамках работы исследователи проанализировали данные 136 тысяч человек старше 45 лет. Участники исследования были разделены на группы: активные курильщики и те, кто бросил курить недавно. Основной задачей было изучить, как их привычка влияет на здоровье мозга. Наиболее заметная связь между курением и ухудшением когнитивных способностей была обнаружена в возрастной группе от 45 до 59 лет. Ученые подчеркивают, что отказ от курения в этом возрасте может принести значительную пользу не только физическому, но и ментальному здоровью. Помимо снижения рисков сердечно-сосудистых и дыхательных заболеваний, прекращение курения может сохранить умственные способности, так ...>>

Технология точного распыления Greeneye Technology 02.12.2024

Израильская компания Greeneye Technology разработала уникальную систему точного распыления, основанную на искусственном интеллекте. Эта технология уже продемонстрировала впечатляющие результаты в США и готовится к первым испытаниям на австралийских полях. Основной особенностью технологии Greeneye является возможность точного распыления гербицидов исключительно на сорняки. Это решение позволило сократить использование остатков гербицидов в среднем на 87%, что снижает затраты фермеров и минимизирует экологический вред. Перенос этой технологии в Австралию станет важным шагом к повышению эффективности сельского хозяйства в регионе. Для продвижения технологии в Австралии Greeneye Technology сотрудничает с компанией Croplands, базирующейся в Аделаиде. Croplands, имея сильное региональное присутствие, уже давно зарекомендовала себя в области продажи и обслуживания систем точного опрыскивания. Финансовую поддержку проекту оказывает Grains Research and Development Corporation, что подчерк ...>>

Раковые клетки погибают в невесомости 01.12.2024

Исследователи из Сиднейского технологического института (Австралия) выяснили, что микрогравитация губительна для раковых клеток. В условиях, имитирующих невесомость, погибает до 90% злокачественных клеток - и это без применения лекарств. Для изучения этого явления ученые построили микрогравитационный стимулятор - специальное устройство, воспроизводящее условия невесомости. В этом аппарате они размещали культуры клеток различных видов рака, включая опухоли яичников, молочной железы, носа и легких. Через 24 часа результаты превзошли ожидания: от 80% до 90% раковых клеток подверглись гибели. Примечательно, что микрогравитация практически не оказывала аналогичного разрушительного эффекта на здоровые клетки. Несмотря на впечатляющие результаты, механизм, объясняющий, почему раковые клетки так чувствительны к микрогравитации, пока остается загадкой. Известно, что недостаток гравитации вызывает серьезные изменения в человеческом организме, например, снижение костной массы у космонавт ...>>

Скоростная зарядка для литий-ионных батарей электромобилей 01.12.2024

Исследователи из Университета Ватерлоо представили усовершенствованную литий-ионную батарею, которая позволяет заряжать электромобили с 0% до 80% всего за 15 минут. Это открытие может значительно изменить восприятие электротранспорта и его доступность. Сегодня даже станции быстрой зарядки требуют около часа, чтобы зарядить аккумулятор электромобиля. Это становится барьером для многих потребителей, привыкших к удобству традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Цель ученых из Ватерлоо - сократить время зарядки в четыре раза, что сделает использование электротранспорта гораздо удобнее. Ключ к успеху новой технологии лежит в усовершенствовании анодов литий-ионных аккумуляторов. Исследователи использовали модернизированный графит с повышенной электропроводностью. Эта модификация не только ускоряет процесс зарядки, но и увеличивает срок службы батареи. Разработанная модель аккумулятора способна выдерживать до 800 циклов зарядки без значительного ухудшения характерист ...>>

Активация забытых воспоминаний 30.11.2024

Память человека - это не просто хранилище событий и фактов, но и сложный механизм, который позволяет нам восстанавливать доступ к давно пережитой информации. Недавние исследования ученых проливают свет на удивительные процессы, связанные с возвращением "утраченных" воспоминаний. Международная команда исследователей провела эксперимент с участием грызунов, чтобы понять, как формируются и активируются ассоциативные воспоминания. Животных научили связывать нейтральный стимул, например, звук звонка, с неприятным воздействием - легким ударом по лапе. После нескольких повторений грызуны начинали заранее ожидать удара, как только слышали звонок. Далее, с помощью метода оптогенетической стимуляции, ученые активировали нервные клетки, ответственные за эту ассоциацию. Это привело к тому, что даже без звонка или удара животные демонстрировали поведение, указывающее на восстановление связи между стимулом и воздействием. Схожие механизмы можно наблюдать у людей. Часто мы сталкиваемся с фен ...>>

Случайная новость из Архива Электроника поможет водителю автомобиля избежать аварии 05.06.2014 Компания Toshiba представила энергоэффективный компактный процессор, благодаря которому автомобильная электроника сможет распознавать объекты на проезжей части для того, чтобы избежать столкновения. Чип также может использоваться в камерах видеонаблюдения систем "умного" дома и на перекрестках. Новая линейка процессоров получила название TMPV750. Модель TMPV7528XBG - первый продукт новой линейки. Этот процессор создан в первую очередь в расчете на системы содействия управления автомобилем (ADAS). Среди достоинств нового чипа производитель упоминает малое энергопотребление (порядка 600 мВт), высокое быстродействие и небольшие размеры (11х11 мм), благодаря чему новый продукт можно будет использовать в компактных автомобильных камерах. Автомобильные электронные помощники, оборудованные камерами, смогут при помощи нового чипа быстро распознавать на дороге машины и пешеходов. Полученные визуальные данные могут использоваться электронными системами с целью предотвращения столкновения с другими участниками дорожного движения. Такая же технология используется в некоторых моделях автомобилей Volvo. Процессор TMPV7528XBG, применяя особые алгоритмы, может с высоким уровнем надежности и точности идентифицировать сразу несколько объектов в одном кадре. Разработчики предусмотрели также встроенные ускорители обработки изображения, благодаря чему обнаружению людей в опасной близости не помешает изменение внешнего освещения и даже незначительные деформации модуля камеры. Системы, созданные на основе нового процессора от Toshiba, могут использоваться в видеооборудовании, которое монтируется для наблюдения на перекрестках и трассах, а также в "умных" домах для управления работой климат-контроля и освещением. Распознавая отсутствие людей в комнате, процессор будет давать команды на отключение кондиционера и света для экономии электрической энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024