由DNA构成的“计算机”的开发已取得突破性进展。中国上海交通大学的研究人员证明，他们可以构建通用DNA集成电路(DIC)，这意味着集成电路允许软件编程，并且不固定执行某种功能。这些通用DIC被证明能够解决数学问题和识别分子生物标记，这表明这些DNA计算机有一天可能会被证明对临床和诊断应用有用。

同行评审的研究文章“用于通用DNA计算的基于DNA的可编程门阵列”今天发表在《自然》杂志上。

通用DNA集成电路

液相DNA电路具有在大量并行线程中编码和运行算法的潜力。尽管如此，通用DIC的发展在很大程度上仍被忽视。液相生物计算已经进行了大量研究，它利用生物分子相互作用并可以与生物系统一起工作。例如，具有逻辑电路、决策机和神经网络的DNA反应网络已经被创建。这些在分子信息处理、合成智能设备和生物医学应用中显示出了前景。

通用电子集成电路可以让您为特定工作编写软件，而不是为每个应用程序制作定制硬件。这为您提供了一个更高级别的计算机器原型平台，而无需了解其背后的物理原理。由硅制成的现代计算机、由碳纳米管制成的新型计算机以及量子计算机都经历了从专用到通用的相同变化。

在电子集成电路中，门是物理定位的，并且通用电信号是定向发送的。然而，DIC中的生物分子成分会分散并在溶液中混合，这使得制造可放大和编程的生物计算设备变得更加困难。

电子集成电路历史上最重要的进步之一是现场可编程门阵列(FPGA)的创建，这种半导体器件允许在制造后更改集成电路。FPGA中的逻辑块设置在网格中，并通过可定制的布线路径连接。对FPGA进行编程使其以某种方式工作，让用户能够以类似于使用软件的方式构建自定义电路。

由王飞博士和范春海博士领导的研究人员受到硅基FPGA的启发，创建了具有高度可扩展性的基于DNA的可编程门阵列(DPGA)。这些DPGA由单链DNA(ssDNA)寡核苷酸和漂浮在管中的DNA折纸制成。单链DNA的工作原理很像集成电路中的电子或光子，而DNA折纸充当寄存器来存储用作计算或其他操作输入的数据位。

为了演示DIC的实际应用，他们重新配置和编程了多层DPGA，以开发二次方程求解DIC，并且为了展示DIC的临床和诊断相关性，研究人员解决了分子电路使用的核心问题鉴定与疾病相关的生物标志物。为此，他们创建了一个非线性分类器，这对于决策树和聚类等功能来说是必需的。他们表明，他们的系统可以区分健康样本和患病样本，在大约两个小时内正确识别所有23个测试样本。

那么，你的下一台计算机会由DNA制成吗?可能不会。但作者预计，在不久的将来，集成的DPGA将能够处理来自miRNA之外的生物标志物的信息。

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