MAYA – DNA počítač hrajúci piškvorky

Vedcom z Columbia University a University of New Mexico sa podarilo zostaviť molekulárny DNA počítač s názvom Molecular Array of YES and AND gates (MAYA). Tento počítač je unikátny mierou integrácie logických hradiel využívajúcich DNA, ako aj schopnosťou hrať s protihráčom známu hru piškvorky.

DNA POČÍTAČE

Výpočtové systémy založené na DNA využívajú deoxyribonukleovú kyselinu podobnú tej, ktorá je už niekoľko miliárd rokov základom dedičnosti živých organizmov. Podobne ako v prípade klasických výpočtových systémov založených na kremíku aj v prípade DNA počítačov je cieľom zostaviť prvky schopné realizovať základné logické operácie, ako sú logický súčet, súčin a negácia, integrovaním veľkého množstva týchto základných prvkov zostaviť systémy schopné realizovať zložitejšie operácie a výpočty. DNA počítače sa nachádzajú v súčasnosti v období, keď sa podarilo tieto základné prvky zostaviť a vedcom sa ich darí integrovať, pričom vďaka počítaču MAYA II bola dosiahnutá miera integrácie, ktorá je označovaná ako stredná úroveň integrácie.

MAYA

Počítač MAYA bol predstavený verejnosti v roku 2003. Jeho úlohou je hrať s protihráčom – človekom piškvorky. Hracie pole zostavené z deviatich políčok je realizované vo forme matice s rozmermi 3×3 a zaberá plochu 1 centimeter štvorcový. Každé z políčok je realizované ako testovacia komôrka obsahujúca roztok s hradlami DNA počítača. Celkový počet hradiel, ktorými MAYA disponuje, je 24. Hru začína vždy počítač, pričom označí ako svoje stredné políčko hracieho poľa. Ďalší priebeh hry je obmedzený tak, že protihráč môže zareagovať iba obsadením políčka v ľavej hornej časti hracieho poľa alebo políčka pod ním. Nasledujúce ťahy hráča sú už neobmedzené…

MAYA II

Nasledovník počítača MAYA s označením MAYA II bol predstavený verejnosti v októbri 2006. Tak ako jeho predchodca je určený na hranie piškvoriek, ale prináša niekoľko významných zmien. Hracie pole je opäť zostavené z 9 komôrok, usporiadaných do matice 3×3. V každom z ôsmich políčok umiestnených po okrajoch hracieho poľa sú uložené DNA hradlá, samostatne vykonávajúce výpočet. Ich celkový počet je však až 5× vyšší oproti počítaču MAYA, je ich 128. V každom z hracích políčok je umiestnených 14 až 18 molekúl. Hru začína vždy počítač v strednom hracom poli. Ťah protihráča je indikovaný nakvapkaním jednej z 32 vstupných molekúl DNA do každého hracieho políčka. Vyššie množstvo vstupných molekúl je potrebných na zakódovanie informácie, ktoré políčko hráč týmto iba v prípade, ak sú na vstupe prítomné dve molekuly ix a iy, a nie je prítomná molekula iz.

DNA HRADLO

Vedcom sa podarilo vytvoriť z enzýmov a reťazcov DNA rôzne typy molekulárnych logických hradiel. Patrí medzi ne hradlo YESx, ktoré produkuje výstupný reťazec DNA práve vtedy, ak je prítomný vstupný reťazec DNA ix. Hradlo NOTx, naopak, prestane produkovať výstupnú DNA v okamihu, keď sa na jeho vstupe objaví reťazec DNA ix. Hradlo AND produkuje výstupný reťazec DNA iba vtedy, ak sa na vstupe objavia dva príslušné vstupné reťazce ix a iy. Hradlo ANDNOT má takisto dva vstupy, pričom produkuje na výstupe reťazce DNA iba vtedy, ak má na vstupe príslušný reťazec ix a na príslušnom vstupe sa reťazec iz neobjavil…