已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Programmable and autonomous computing machine made of biomolecules

计算机科学 DNA运算 软件 自动机 有限状态机 图灵机 理论计算机科学 分子机器 算法 程序设计语言 纳米技术 计算 材料科学
作者
Yaakov Benenson,Tamar Paz-Elizur,Rivka Adar,Ehud Keinan,Zvi Livneh,Ehud Shapiro
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:414 (6862): 430-434 被引量:616
标识
DOI:10.1038/35106533
摘要

Devices that convert information from one form into another according to a definite procedure are known as automata. One such hypothetical device is the universal Turing machine1, which stimulated work leading to the development of modern computers. The Turing machine and its special cases2, including finite automata3, operate by scanning a data tape, whose striking analogy to information-encoding biopolymers inspired several designs for molecular DNA computers4,5,6,7,8. Laboratory-scale computing using DNA and human-assisted protocols has been demonstrated9,10,11,12,13,14,15, but the realization of computing devices operating autonomously on the molecular scale remains rare16,17,18,19,20. Here we describe a programmable finite automaton comprising DNA and DNA-manipulating enzymes that solves computational problems autonomously. The automaton's hardware consists of a restriction nuclease and ligase, the software and input are encoded by double-stranded DNA, and programming amounts to choosing appropriate software molecules. Upon mixing solutions containing these components, the automaton processes the input molecule via a cascade of restriction, hybridization and ligation cycles, producing a detectable output molecule that encodes the automaton's final state, and thus the computational result. In our implementation 1012 automata sharing the same software run independently and in parallel on inputs (which could, in principle, be distinct) in 120 μl solution at room temperature at a combined rate of 109 transitions per second with a transition fidelity greater than 99.8%, consuming less than 10-10 W.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
maher完成签到,获得积分10
3秒前
香蕉觅云应助奋斗千秋采纳,获得10
3秒前
Chenqzl完成签到 ,获得积分10
8秒前
lxy56895完成签到,获得积分20
10秒前
ES完成签到 ,获得积分0
10秒前
美罗培南完成签到,获得积分10
11秒前
Cathy完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
13秒前
RYY发布了新的文献求助10
16秒前
小蝶发布了新的文献求助10
16秒前
上进生发布了新的文献求助10
17秒前
CurryFan完成签到 ,获得积分10
18秒前
20秒前
20秒前
21秒前
刘梦完成签到 ,获得积分10
21秒前
小小旭呀完成签到,获得积分10
22秒前
彭于晏应助RYY采纳,获得10
23秒前
hyx-dentist发布了新的文献求助10
23秒前
上官若男应助小蝶采纳,获得10
24秒前
开拖拉机的芍药完成签到 ,获得积分10
24秒前
小鱼发布了新的文献求助10
25秒前
27秒前
樱桃猴子完成签到,获得积分10
27秒前
略略略完成签到 ,获得积分10
29秒前
执念完成签到 ,获得积分10
30秒前
上官若男应助南辰采纳,获得10
30秒前
今后应助迷路的鹤轩采纳,获得10
32秒前
33秒前
34秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
爱静静应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
大胆的蛋挞完成签到,获得积分10
34秒前
36秒前
su完成签到,获得积分10
36秒前
oneming完成签到 ,获得积分10
37秒前
迷路的鹤轩完成签到,获得积分20
38秒前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
麻省总医院内科手册(原著第8版) (美)马克S.萨巴蒂尼 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
COSMETIC DERMATOLOGY & SKINCARE PRACTICE 388
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142628
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793439
关于积分的说明 7806660
捐赠科研通 2449725
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303403
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626861
版权声明 601309