熱充電式DNAコンピューティング:熱パルスでリセットされる論理回路 DNAは遺伝情報のキャリアであるだけでなく、塩基対の言語のようにプログラムして計算する回路を構築することもできます。過去 20 年間にわたり、研究者たちは DNA ロジック ゲート、発振器、さらにはニューラル ネットワークを設計してきました。課題は、これらのシステムのほとんどが使い捨てであり、回路が動作すると平衡状態にドリフトして動作を停止することです。新しいタスクごとに新しい「燃料」ストランドが必要となり、無駄が発生し、スケーラビリティが制限されます。 Tianqi Song と Lulu Qian は、短い熱パルスだけで再充電する回路という、驚くべき代替案を提示します。ヘアピン構造で出力をゲートにテザリングすることにより、入力はストランドの変位を通じて計算を駆動しますが、使用後、加熱は弱い結合を切断し、強い結合は保持します。その後、冷却によりシステムは、新しい入力に備えた、運動学的にトラップされた準備完了状態に復元されます。 見返りは大きいです。彼らは、同じチューブ内で少なくとも16回の再利用可能な計算ラウンドを実証し、数分でリセットします。このアプローチは、勝者総取りのニューラル ネットワークや、MNIST 桁 6 と 7 を区別する 100 ビット分類器など、200 を超える DNA 種を持つ回路に拡張できます。パフォーマンスはリセット後も一貫しており、無駄の蓄積は最小限に抑えられます。 その結果、分子コンピューティングのための一種の普遍的なエネルギー源が誕生し、熱はカスタム燃料なしでロジック、しきい値、ニューラルネットワークに電力を供給する「バッテリー」のように機能します。これは、DNAコンピューターが自律的な化学システムにおいて、長期実行され、適応的で、潜在的に学習する行動を維持する未来を示しています。 紙：