DNA bilgisayarı anda çözmek için araştırılmaktadır elektronik olmayan yollardan biridir kombinatoryal sorunları . Genel bir bilgisayarın genelliğini ve esnekliğini iddia etmez. Aksine, grafik işlemcisi , ses kartı veya konvolver gibi özel bir cihazdır . Leonard Adleman tarafından 1994 yılında ifade edilen prensibi, “problemin bir örneğini DNA iplikçikleri ile kodlamak ve bunları , eğer öyleyse, problemin çözümünü izole edecek işlemleri simüle etmek için moleküler biyolojinin klasik araçlarıyla manipüle etmekten ibarettir. . var. "
Bu alan başlangıçta tarafından geliştirilmiştir Leonard Adleman ait Güney Kaliforniya Üniversitesi Adleman göstermiştir 1984 yılında kavramını kullanmanın DNA'yı bir çözmek için hesaplama biçimi olarak yedi nokta Hamilton Yolu sorunu . Adleman'ın ilk deneylerinden bu yana ilerleme kaydedildi ve çeşitli Turing makinelerinin üretilebilir olduğunu kanıtlamak mümkün oldu .
Başlangıçtaki ilgi, NP-zor (in) problemlerini çözmek için bu yaklaşımı kullanmak olsa da, kısa süre sonra bazı kavramların bu tür bir hesaplama için en uygun olmadığı anlaşıldı ve " öldürücü bir uygulama " bulmak için birkaç teklifte bulunuldu. "bu yaklaşımın. 1997 yılında, biyolog Animesh Ray ile çalışan bilgisayar bilimcisi Mitsunori Ogihara, Boole devrelerinin değerlendirilmesi gibi bir katil uygulama önerdi .
2002 yılında, araştırmacılar Weizmann'ın Institute de Rehovot , İsrail , enzimler ve DNA moleküllerinin yerine silikon mikroçip yapılmış bir programlanabilir moleküler işlem makinesi geliştirilmiştir. 28 Nisan 2004'te Weizmann Enstitüsü'nden Ehud Shapiro (in) , Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor ve Rivka Adar Nature dergisinde , teorik olarak modül girişi ve çıkışı ile birleştirilmiş bir DNA bilgisayarı inşa ettiklerini duyurdular. bir hücrede kanser aktivitesini teşhis edebilen ve tanı anında bir anti-kanser ilacı üretebilen.
Ocak 2013'te araştırmacılar, dijital DNA veri depolamasında bir JPEG fotoğrafı , bir dizi Shakespeare sonesi ve Martin Luther King Jr.'ın "Bir hayalim var" konuşmasının bir ses dosyasını saklayabildiler .
Mart 2013'te, araştırmacılar bir transkripsiyonist (in) (biyolojik bir transistör) yarattı .
Fragmanlarını kullanarak bir DNA iplikçiklerinin , bir araştırma kısıtlamaları edilebilir kodlanan şeklinde enzimlerden . Deoksiribonükleik bazların bir araya getirilmesi ve kopyalanması işleminde, problemin kısıtlamalarına uymayan fragmanlar bu enzimler tarafından elimine edilir. Sürecin sonunda geriye kalan tek şey, aranan sorunun çözümünü içeren DNA zincirleridir.
DNA kullanan bir bilgi işlem sistemi, temelde geleneksel bilgisayardan farklı olan kodlama mekanizmalarına dayanır: klasik makinelerimizde, anahtarlama cihazları içinde elektronlar tarafından taşınan elektrik yüklerinin manipülasyonudur.Kodlanmış bilgileri ikili olarak gerçekleştiren elektronik cihazlar (transistörler) form. DNA tabanlı bilgisayarlarla bilgi, DNA'nın kimyasal birimleri cinsinden çevrilir.
DNA'ya dayalı bir bilgisayarla hesaplama ilkesi, belirli DNA dizilerinin sentezlenmesinden ve bunların bir test tüpünde reaksiyona girmesine izin verilmesinden oluşur.
Ünlü Hamilton yolu gibi karar problemlerini çözmek için (belirli bir grafiğin tüm köşelerini birbirine bağlayan bir yol var mı?), DNA moleküllerinin geleneksel olarak iki nokta arasındaki olası yolların her birini kodladığı bir DNA çözümü oluşturuyoruz. Ayırma ve büyütme adımlarını değiştiren bir işlemle, grafikte bulunmayan kenarları kullanan bir yolu kodlayan şeritler, daha sonra uygun bir çözüm izole edilene kadar (yalnızca mevcut kenarları ödünç alarak) elimine edilir.
Bu sistemin aşırı yavaşlığı (yanıt süreleri mikrosaniye cinsinden değil, dakikalar, saatler veya günler olarak sayılır), büyük ölçüde paralel tarafıyla telafi edilir: birkaç milyon veya milyarlarca molekül birbiriyle etkileşime girer. Öte yandan, girişler / çıkışlar mevcut bilgisayar arayüzlerimizin rahatlığına sahip olmaktan uzaktır.
İlk sonuçlar Leonard Adleman ( NASA , JPL ) tarafından elde edildi
2002'de J. Macdonald, D. Stefanovic ve M. Stojanovic, bir insan oyuncuya karşı Tic-tac-toe oynayabilen bir DNA hesaplayıcısı yarattı . Hesap makinesi, oyundaki dokuz kutuya karşılık gelen dokuz bölmeden oluşur.Her bölme bir substrat ve çeşitli DNA enzimi kombinasyonları içerir. Substratın kendisi, bir ucunda floresan bir kimyasal grubun aşılanmış olduğu bir DNA ipliğinden ve diğer ucunda bir baskılayıcı grubundan oluşur. Floresans, yalnızca substratın molekülleri ikiye bölünürse etkindir. Enzim DNA'ları mantıksal işlevleri simüle eder . Örneğin, bu tür bir DNA, mantıksal AND işlevini taklit ederek iki belirli DNA ipliği türü tanıtıldığında ortaya çıkacaktır.
Varsayılan olarak, hesap makinesinin ilk olarak ortadaki kutuda oynaması gerekir. İnsan oyuncu, muhtemelen oynayacağı sekiz hücrenin her birine atanmış sekiz farklı tipte DNA dizisine sahiptir. İnsan oyuncu, n ° i numaralı kutuyu işaretlediğini belirtmek için, n ° i girişine karşılık gelen ipleri tüm kutulara döker. Bu iplikler, tepsilerde bulunan bazı enzimatik DNA'lara bağlanır ve bunlardan birinde substrata bağlanan ve onu kesen enzimatik DNA'nın deformasyonuna neden olur. Karşılık gelen tepsi daha sonra floresan hale gelir ve hangi kutunun DNA hesaplayıcısını oynadığını gösterir. DNA hesaplayıcısının insan oyuncuya karşı zaferini garantilemek için çeşitli enzimatik DNA'lar çeşitli kutulara dağıtılır.
2009 yılında , IBM ile CalTech arasında “DNA çipleri” üretmeyi amaçlayan bir ortaklık imzalandı . Bir grup bu nükleik asit entegre devrelerini CalTech'in kendi içinde üretmeye çalışıyor. Bu yongalardan biri tam karekökleri hesaplar. Perl'de bir derleyici yazılmıştır .