Cercetătorii de la Maynooth University, din Irlanda, au construit un computer molecular alcătuit din acid dezoxiribonucleic (ADN), capabil să execute operații matematice într-o cantitate foarte mică de apă sărată Sistemul a realizat peste 700 de calcule în cadrul experimentelor, inclusiv operații care au implicat 100 de biți.
Tehnologia, numită Scaffolded DNA Computer (SDC), este prezentată într-un studiu publicat la 16 septembrie 2026 în revista Nature. Spre deosebire de computerele obișnuite, care folosesc tranzistori și curent electric pentru procesarea informațiilor, sistemul folosește interacțiunile dintre moleculele de ADN și tendința lor de a ajunge într-o configurație stabilă din punct de vedere energetic.
Cum poate ADN-ul să efectueze un calcul
Computerul molecular este format dintr-un fir lung de ADN care servește drept suport și din numeroase fire mai scurte, proiectate pentru a se lega de anumite regiuni ale suportului.
Componentele sunt introduse într-un amestec de apă și sare, care este încălzit și apoi răcit. În timpul procesului, moleculele interacționează și concurează pentru a se lega de anumite poziții ale firului de ADN. Secvențele sunt proiectate astfel încât configurația energetică favorabilă spre care evoluează sistemul să reprezinte rezultatul corect al calculului.
Profesorul Damien Woods, unul dintre autorii studiului, explică mecanismul prin faptul că moleculele formează o configurație, iar configurația rezultată reprezintă răspunsul. Computerul nu are nevoie de o alimentare electrică permanentă pentru a continua calculul, însă pregătirea experimentului presupune încălzirea și răcirea amestecului.
Principiul diferă astfel de cel al unui procesor electronic. În loc ca o succesiune de tranzistori să schimbe stări între 0 și 1, informația este procesată prin legarea și reorganizarea moleculelor de ADN.
Zece programe și peste 700 de calcule
Echipa a testat zece programe moleculare diferite. Printre operațiile demonstrate se numără înmulțirea cu 3, împărțirea la 2, detectarea parității pe 8 biți și adunarea unor numere reprezentate pe 25 de biți.
În total, cercetătorii au efectuat peste 700 de calcule, cu intrări binare de până la 50 de biți și operații care au ajuns la 100 de biți de calcul. Pentru experimentul de adunare la scară mare, cei 100 de biți includ biții numerelor introduse, biții de transport și cei care codifică rezultatul.
Un calcul simplu, 10 + 3, a fost realizat în aproximativ 30 de secunde. În schimb, unele dintre calculele mai complexe, cu numere de ordinul milioanelor, au avut nevoie de până la 14 ore pentru a ajunge la rezultatul final.
Viteza rămâne incomparabil mai mică decât cea a unui procesor electronic modern. Cercetătorii nu propun însă sistemul ca înlocuitor direct pentru cipurile de siliciu. În domeniul calculului molecular, echipa de la Maynooth University descrie sistemul drept unul dintre cele mai rapide și complexe realizate până acum.
Computerul poate fi folosit de mai multe ori
O altă caracteristică demonstrată experimental este posibilitatea reutilizării.
Unele dintre programe au fost executate repetat cu intrări diferite, iar sistemul a efectuat până la 25 de calcule succesive. În multe sisteme anterioare de calcul molecular, reacțiile consumă componentele chimice sau necesită intervenții și etape atent controlate pentru fiecare operație.
Noul sistem exploatează în schimb apropierea de echilibrul termodinamic. Rezultatul dorit este proiectat să corespundă unei configurații favorabile energetic, astfel încât moleculele să tindă în mod natural către starea care codifică răspunsul.
Autorii spun că abordarea reduce nevoia unor mecanisme separate și costisitoare pentru controlul erorilor, întâlnite în alte forme de calcul molecular.
De ce este cercetarea relevantă
Calculatoarele bazate pe ADN sunt studiate de mai multe decenii, însă funcționează după principii foarte diferite de electronica folosită în laptopuri, telefoane sau centre de date. Moleculele pot procesa un număr foarte mare de interacțiuni în paralel și pot concentra informația într-un volum extrem de mic.
În cazul noului sistem, miliarde de molecule pot participa simultan la procesul de calcul într-o cantitate foarte mică de apă. În loc să primească permanent energie pentru a menține o succesiune de operații, moleculele sunt proiectate să evolueze către starea de echilibru care conține răspunsul.
Cercetătorii consideră că principiul ar putea fi relevant în viitor pentru calculul cu consum redus de energie, stocarea informației în ADN, materiale inteligente și sisteme moleculare capabile să opereze în medii biologice.
O posibilă direcție, aflată încă la nivel de cercetare, este dezvoltarea unor sisteme suficient de mici pentru a funcționa în interiorul celulelor și a recunoaște anumite semnale asociate bolilor. Noul computer nu a demonstrat însă o asemenea utilizare în organisme vii.
Echipa intenționează să îmbunătățească proiectarea componentelor ADN și metodele prin care rezultatele calculelor pot fi citite. Studiul „A thermodynamically favoured molecular computer”, semnat de Tristan Stérin, Abeer Eshra, Constantine Glen Evans, Janet Adio și Damien Woods, a apărut în volumul 657 al revistei Nature.