کامپیوتر مولکولی DNA که پژوهشگران دانشگاه Maynooth در ایرلند ساخته‌اند، یک رایانهٔ رومیزی یا جایگزین مستقیم تراشه‌های سیلیکونی نیست. این سامانهٔ آزمایشگاهی نشان می‌دهد می‌توان بخشی از محاسبه را با برهم‌کنش رشته‌های DNA، آب، نمک و تغییر دما انجام داد؛ به‌گونه‌ای که پاسخ درست، پایدارترین حالت انرژی سامانه باشد. برای آشنایی با تفاوت این مسیر با زیرساخت‌های رایج فناوری، گزارش تکتاز مگ دربارهٔ فناوری‌های رایانشی نیز قابل مطالعه است.
اصلاح یک ادعای نادرست دربارهٔ سازندگان
تصویری که اخیراً در شبکه‌های اجتماعی منتشر شده، این دستاورد را به «محققان ایرانی» نسبت می‌دهد. بررسی منابع اولیه چنین نسبتی را تأیید نمی‌کند. مقالهٔ اصلی در Nature با عنوان A thermodynamically favoured molecular computer منتشر شده و وابستگی نویسندگان آن به Hamilton Institute و گروه‌های مرتبط با دانشگاه Maynooth در ایرلند ثبت شده است. صفحهٔ رسمی همین دانشگاه نیز نام Tristan Stérin، Abeer Eshra، Constantine Evans، Janet Adio و Damien Woods را به‌عنوان اعضای تیم معرفی می‌کند.
بنابراین، اصل خبر معتبر است، اما ملیت و هویت سازندگان در نسخهٔ منتشرشدهٔ شبکه‌های اجتماعی نادرست یا دست‌کم بی‌منبع است. این تفاوت مهم است؛ چون یک خبر علمی باید میان نتیجهٔ آزمایش، تفسیر رسانه‌ای و ادعای منبع تصویر تفکیک قائل شود.
سازوکار این کامپیوتر مولکولی DNA چیست؟
سامانهٔ پژوهشگران «Scaffolded DNA Computer» یا SDC نام دارد. در این معماری، یک رشتهٔ بلند DNA مانند داربست عمل می‌کند و رشته‌های کوتاه‌تر، که به آن‌ها tile گفته می‌شود، برای اتصال به جایگاه‌های مختلف با یکدیگر رقابت می‌کنند. توالی نوکلئوتیدها قواعد اتصال و در نتیجه برنامهٔ محاسبه را مشخص می‌کند. همین منطق، هستهٔ عملکرد کامپیوتر مولکولی DNA است.
برای اجرای آزمایش، رشته‌ها در محلولی از آب و نمک مخلوط می‌شوند، محلول گرم و سپس سرد می‌شود. هنگام این فرایند، ساختار مولکولی به سمت آرایشی حرکت می‌کند که از نظر ترمودینامیکی پایدارتر است. در این نگاه، پاسخ محاسبه در شکل نهایی ساختار DNA «کد» شده است؛ نه اینکه پردازنده‌ای الکترونیکی دستورها را مرحله‌به‌مرحله اجرا کند.
عبارت «بدون برق» هم باید دقیق فهمیده شود. این سامانه در طول محاسبه به منبع تغذیهٔ الکتریکی پیوسته نیاز ندارد، اما اجرای آزمایش به آماده‌سازی شیمیایی، کنترل دما، تجهیزات آزمایشگاهی و در نهایت روش خوانش نتیجه نیاز دارد. پس با یک رایانهٔ مستقل و آمادهٔ استفاده در زندگی روزمره طرف نیستیم.
چه محاسباتی انجام شد؟
طبق چکیدهٔ مقاله در PubMed، SDC روی ۱۰ برنامهٔ مولکولی آزمایش شد؛ از جمله ضرب در ۳، تقسیم بر ۲، تشخیص parity هشت‌بیتی و جمع اعداد ۲۵بیتی که به محاسبهٔ ۱۰۰بیتی منجر می‌شود. دانشگاه Maynooth گزارش کرده است که نمونه‌های کوچک، مانند ۱۰+۳، در کمتر از یک دقیقه تمام شدند.
این اعداد به معنی سریع‌تر بودن سامانه از رایانه‌های سیلیکونی نیستند. هدف اصلی پژوهش، نمایش یک مدل محاسبهٔ قابل‌برنامه‌ریزی و قابل‌استفادهٔ دوباره است که پاسخ را از حرکت طبیعی سامانه به سمت تعادل به دست می‌آورد. بر اساس گزارش دانشگاه، یک مخلوط می‌توانست تا ۲۵ محاسبهٔ پشت‌سرهم را اجرا کند و یکی از نمونه‌ها پس از ۱۵ ماه نیز دوباره نتیجهٔ درست داد. بنابراین، کامپیوتر مولکولی DNA فعلاً بیشتر یک چارچوب آزمایشگاهی برای بررسی محاسبهٔ ترمودینامیکی است.
آیا این فناوری جایگزین کامپیوترهای معمولی می‌شود؟
در کوتاه‌مدت، چنین برداشتی اغراق‌آمیز است. واکنش‌های مولکولی کندتر، خوانش نتیجه دشوارتر و کار با آن‌ها وابسته به آزمایشگاه است. با این حال، کامپیوتر مولکولی DNA می‌تواند مسیرهای جالبی برای محاسبه در محیط‌های زیستی، ذخیره‌سازی داده با چگالی بالا، رباتیک مولکولی و سامانه‌هایی که مستقیماً با DNA، RNA یا پروتئین‌ها تعامل دارند باز کند.
پژوهشگران نیز کاربردهای آیندهٔ کامپیوتر مولکولی DNA را قطعی اعلام نکرده‌اند؛ این کار بیشتر یک اثبات امکان و چارچوب جدید برای «محاسبهٔ در حال رسیدن به تعادل» است. ارزش اصلی آن در تغییر پرسش است: به‌جای اینکه همیشه برای جلوگیری از خطا انرژی بیشتری مصرف کنیم، آیا می‌توان سامانه‌ای ساخت که پاسخ درست از ابتدا کم‌انرژی‌ترین حالت آن باشد؟
جمع‌بندی
ادعای اصلی تصویر، یعنی ساخت یک کامپیوتر مولکولی DNA که هنگام محاسبه برق پیوسته مصرف نمی‌کند، ریشه در یک پژوهش واقعی و منتشرشده در Nature دارد. اما نسبت‌دادن آن به محققان ایرانی درست نیست؛ منابع اولیه تیمی از دانشگاه Maynooth در ایرلند را معرفی می‌کنند. این فناوری هنوز آزمایشگاهی و مکمل رایانش سیلیکونی است، ولی نشان می‌دهد محاسبه می‌تواند در مقیاس مولکولی و با تکیه بر ترمودینامیک، نه فقط مدارهای الکترونیکی، انجام شود.
منابع: مقالهٔ Nature، رکورد PubMed، گزارش رسمی دانشگاه Maynooth
