Bài học rút ra chính
- Một khám phá mới có thể sử dụng DNA để tạo ra chip máy tính.
- Nghiên cứu là bước mới nhất trong lĩnh vực DNA đang phát triển, đã bị đình trệ trong nhiều thập kỷ nhưng cho thấy nhiều hứa hẹn.
- Máy tính dựa trên DNA rất hữu ích vì chúng cực kỳ tiết kiệm năng lượng.
Máy tính chạy trên DNA có thể ngày càng tiến gần hơn để trở thành thiết bị thực tế.
Các nhà nghiên cứu tại một trường đại học Hàn Quốc gần đây đã tìm ra cách tạo ra một con chip dựa trên DNA mà máy tính cá nhân có thể điều khiển để thực hiện các phép tính, theo một bài báo nghiên cứu mới. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp in 3D để chế tạo một con chip có thể thực thi logic Boolean, một trong những phương pháp cơ bản của lập trình máy tính. Đây là bước mới nhất trong lĩnh vực điện toán DNA đang phát triển, đã bị đình trệ trong nhiều thập kỷ nhưng cho thấy nhiều hứa hẹn.
"Không giống như máy tính kỹ thuật số, máy tính DNA có khả năng nâng cao và mở rộng khả năng của chúng ta để vượt ra khỏi lĩnh vực điện tử trong tương lai", Hieu Bui, giáo sư nghiên cứu về điện toán DNA tại Đại học Công giáo Hoa Kỳ và không tham gia vào nghiên cứu, nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
Bùi cho biết, ví dụ: máy tính DNA "có thể xử lý các dấu ấn sinh học như chuỗi DNA hoặc RNA làm đầu vào và tạo ra thông tin sinh học hữu ích (tức là số lượng tế bào, nhóm máu, v.v.) ở dạng đầu ra."
DNA có thể tính toán
DNA là chuỗi xoắn kép chứa tất cả thông tin di truyền của chúng ta. Các đơn vị DNA riêng lẻ có các cặp phân tử có thể được sử dụng để thực hiện các phép tính cho tính toán DNA.
Trong bài báo mới của mình, các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Incheon, Hàn Quốc cho biết họ đã tìm thấy một chip vi lỏng dựa trên DNA có thể lập trình được mà một máy tính cá nhân có thể điều khiển. Con chip có hệ thống van vận hành bằng động cơ có thể được vận hành bằng PC hoặc điện thoại thông minh.
"Hy vọng của chúng tôi là CPU dựa trên DNA sẽ thay thế CPU điện tử trong tương lai vì chúng tiêu thụ ít năng lượng hơn, điều này sẽ giúp làm ấm trái đất", Youngjun Song, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết trong một thông cáo báo chí. "CPU dựa trên DNA cũng cung cấp một nền tảng cho các phép tính phức tạp như các giải pháp học sâu và mô hình toán học."
Bùi gọi bài báo mới từ Incheon là "một dấu hiệu đầy hứa hẹn cho công nghệ đã phát triển từ đầu những năm 1980".
Máy tính dựa trên DNA rất hữu ích vì chúng cực kỳ tiết kiệm năng lượng, ngay cả khi xử lý một lượng lớn dữ liệu vì chúng dựa vào các quá trình sinh học hơn là điện, chiến lược gia dữ liệu Nick Heudecker nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
"Máy tính DNA cũng có khả năng phục hồi khi so sánh với các kiến trúc máy tính truyền thống," ông nói. "Bất kể thành công của nó như thế nào, máy tính truyền thống rất mỏng manh. Cần phải quản lý thận trọng các điều kiện, môi trường và đầu vào để đạt được bất kỳ hình thức thành công nào".
Hy vọng của chúng tôi là CPU dựa trên DNA sẽ thay thế CPU điện tử trong tương lai vì chúng tiêu thụ ít điện năng hơn, điều này sẽ giúp giảm bớt sự nóng lên toàn cầu.
Vì là một hệ thống sinh học, DNA có khả năng kiểm tra lỗi và tự sửa chữa, khiến nó trở thành một nền tảng máy tính và lưu trữ dữ liệu lý tưởng, Heudecker nói.
"Khả năng phục hồi vốn có này, cùng với mật độ lưu trữ của nó, đặt tính toán DNA ở vị trí độc nhất so với các tùy chọn tính toán khác, như điện toán lượng tử," ông nói thêm.
Biến DNA thành Máy móc
Nhiều công ty đang cố gắng sử dụng công nghệ DNA để tạo ra những chiếc máy tính hữu ích, Heudecker nói.
Ví dụ: CATALOG khởi động tuyên bố có một phương pháp duy nhất để mã hóa dữ liệu dưới dạng DNA sử dụng phương pháp tiếp cận chi phí thấp hơn. Công ty tuyên bố họ đã mã hóa thành công tất cả văn bản của Wikipedia tiếng Anh thành DNA tổng hợp.
Helixworks tạo ra một cơ chế gắn thẻ dựa trên DNA có thể xác định các vật phẩm vật chất và chứng minh nguồn gốc của chúng, Heudecker nói. Sản phẩm, HelixID, cho phép các nhà sản xuất nhúng thông tin sản phẩm chi tiết vào chuỗi DNA, chẳng hạn như số sê-ri, số lô hoặc số lô và ngày hết hạn trực tiếp vào những thứ như thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và hàng dệt, may và hàng xa xỉ.
Một số công nghệ DNA vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu. Công nghệ Micron đang nghiên cứu việc lưu trữ dữ liệu DNA như một dạng bộ nhớ mới, được gọi là Bộ nhớ axit nucleic (NAM). Microsoft đang hợp tác với Đại học Washington và đã chứng minh khả năng lưu trữ và truy xuất dữ liệu DNA.
Nhưng máy tính DNA thực tế có lẽ còn khoảng mười năm nữa mới có mặt trên các kệ hàng, Heudecker nói.
"Các công nghệ tổng hợp và trình tự DNA hiện tại quá đắt và chậm để cạnh tranh với cơ sở hạ tầng máy tính truyền thống", ông nói.
