الصين.. تطوير ذاكرة وصول عشوائي قابلة لإعادة التسجيل في حواسيب الحمض النووي

طور الكيميائيون الصينيون مجموعة من خيوط الحمض النووي ( DNA ) الفردية التي يمكن استخدامها كذاكرة وصول عشوائي قابلة لإعادة التسجيل في حواسيب الحمض النووي .

وتقوم أجهزة الكمبيوتر هذه بإجراء العمليات الحسابية باستخدام خيوط النيوكليوتيدات. وقد تم نشر وصف الجهاز ونتائج التجارب الأولى معه في المجلة ACS Central Science العلمية.

وقال وانغ فاي الأستاذ المساعد في جامعة “جياوتونغ” بشنغهاي الصينية: “هذا الابتكار يمهد الطريق لإنشاء حواسيب الحمض النووي معقدة التصميم وعالية السرعة. وإن مفهوم “الحاسوب الإلكتروني السائل” المبني على أساس جزيئات الحمض النووي له العديد من سيناريوهات التطبيق الفريدة، وإنه يحمل إمكانات واسعة لتطوير الأنظمة التي ستسمح بتخزين ومعالجة كميات هائلة من البيانات الرقمية”.

ويعتمد جهاز التخزين الذي طوره وانغ فاي وزملاؤه على ما يسمى بـ “أوريغامي الحمض النووي”. وهو ما أطلق الكيميائيون والفيزيائيون على مجموعة من التقنيات التي تجعل من الممكن استخدام خيوط مفردة من الحمض النووي لتجميع مختلف التراكيب المعقدة ثلاثية الأبعاد القادرة على الحركة والتفاعل مع الكائنات البيئية وحل المشكلات العملية المختلفة.

وأحد التطبيقات الرئيسية لـ”أوريغامي الحمض النووي” هو تطوير أجهزة الحوسبة، حيث لا تلعب ترانزستورات أشباه الموصلات دور العناصر المنطقية بل تلعبه نظيراتها القائمة على جزيئات الحمض النووي المتشابكة بشكل معقد. وتتيح مثل هذه الأنظمة “برمجة” سلوك الخلايا الحية والروبوتات النانوية بطريقة معقدة، لكن استخدامها لا يزال محدودا بسبب أن أجهزة الحوسبة هذه لا تحتوي على ذاكرة الوصول العشوائي.

ومن أجل حل هذه المشكلة، أنشأ العلماء ذاكرة الحمض النووي القابلة لإعادة التسجيل”، وهي عبارة عن مجموعة تضم سلسلة قصيرة من النيوكليوتيدات المرتبطة بركيزة خاصة تشكلها الجزيئات العضوية والزجاج. وتم تصميم كل واحدة منها بحيث يمكن للوحدات الحسابية لكمبيوتر الحمض النووي العائمة في الماء الاتصال بهذه السلاسل وقراءتها وتغيير حالتها من 0 إلى 1 وعلى العكس.

وكما أظهرت التجارب التي أجراها الكيميائيون الصينيون، فإن استخدام هذا النظام يجعل من الممكن إجراء حسابات متعددة المراحل في وضع تلقائي بالكامل تقريبا وتسجيل نتائجها الوسيطة، ثم استخدامها في التشغيل اللاحق لكمبيوتر الحمض النووي.

وخلص العلماء إلى أن ذلك أدى إلى تسريع تشغيل هذه الأجهزة الحاسوبية إلى حد بعيد، وجعلها أيضا مناسبة للاستخدام كأنظمة للتخزين فائق الكثافة ومعالجة كميات كبيرة جدا من البيانات.