O echipă de cercetători a reușit construirea unui computer programabil bazat pe ADN, capabil să efectueze calcule matematice folosind miliarde de molecule. Acest proces are loc într-o cantitate foarte mică de apă sărată, demonstrând o abordare radical diferită de tehnologia actuală. Sistemul, denumit Scaffolded DNA Computer, nu funcționează după principiile calculatoarelor clasice și nu necesită un flux continuu de energie pentru a propulsa procesul de calcul de la un pas la altul.
Tehnologia utilizează fire scurte de ADN în locul tranzistorilor convenționali, acestea interacționând cu un fir de ADN mai lung. Cercetătorii selectează secvențele astfel încât moleculele să se lege între ele respectând reguli prestabilite, iar rezultatul final al acestor interacțiuni reprezintă răspunsul la problema de calcul. Pentru a modifica programul sau datele de intrare, echipa nu are nevoie de reconstrucția întregului sistem, fiind suficientă utilizarea unor alte seturi de fire de ADN.
Mecanismul de funcționare se bazează pe principiile termodinamicii, prin care amestecul este încălzit și apoi răcit pentru a permite moleculelor să concureze. În acest proces, moleculele de ADN caută să formeze cele mai stabile configurații posibile, tăind natural către starea cu energia cea mai favorabilă. Proiectarea problemei este făcută astfel încât această stare finală de echilibru să corespundă exact răspunsului corect căutat de utilizator.
În cadrul testelor, cercetătorii au aplicat sistemul pe 10 programe diferite și au realizat peste 700 de calcule matematice. Printre acestea s-au numărat operații de adunare, înmulțirea cu 3, împărțirea la 2 și detectarea parității pe opt biți, o metodă utilizată pentru identificarea erorilor în date. Deși o adunare simplă, precum 10 + 3, a fost rezolvată în 30 de secunde, o adunare cu valori de ordinul zecilor de milioane a necesitat până la 14 ore.
Spre deosebire de alte experimente anterioare cu calcul molecular, acest computer ADN este conceput pentru a fi reutilizabil și nu pentru o singură utilizare. Trei dintre programele testate au fost repetate cu succes de până la 24 de ori, demonstrând stabilitatea sistemului. Într-un test de durabilitate, cercetătorii au reluat un experiment după aproximativ un an și jumătate, reușind să repornească funcționarea probei după ce aceasta fusese parțial uscată și a fost completată din nou cu apă.
Deși viteza acestui sistem nu permite concurența directă cu procesoarele convenționale utilizate în prezent, importanța sa rezidă în demonstrația tehnologică. Tehnologia confirmă faptul că moleculele pot fi programate pentru a efectua calcule într-un mod relativ simplu și reutilizabil. Această evoluție în calculul molecular deschide noi direcții pentru procesarea datelor într-un mediu biologic sau microscopic, unde energia și spațiul sunt resurse limitate.