மரபணு கணிப்பீடு

மரபணு கணிப்பீடு (ஆ) டிஎன்ஏ கம்ப்யூட்டிங் என்பது வழக்கத்திற்கு மாறான கணினி மயமாக்கலில் வளர்ந்து வரும் உயிர் தகவலியல் கிளையாகும், இது வழக்கமான மின்னணு கணக்கீட்டிற்கு மாறாக மரபணு, உயிர்வேதியியல் மற்றும் மூலக்கூறு உயிரியல் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இத்துறை மரபணு கணக்கீட்டின் கோட்பாடு, சோதனைகள், பயன்பாடுகள், ஆய்வுகள் மற்றும் மேம்பாடு  குறித்த ஆய்வியலைக் கொண்டுள்ளது. 1994 ஆம் ஆண்டில் லென் அடில்மேன் ஒரு மரபணு மாதிரி கணிப்பீடு பயன்பாட்டை நிரூபித்ததன் மூலம் இந்தத் துறை முதலில் தொடங்கப்பட்டாலும், இப்போது சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி, நானோ அளவிலான வரைவலை முறைமைகள், செயற்கை கட்டுப்படுத்திகள், எதிர்வினை தொடரிகள் போன்ற பல வழிகாட்டுதல்களுடன் இது விரிவுபடுத்தப்பட்டுள்ளது.

 வரலாறு 
தெற்கு கலிபோர்னியா மாகாண பல்கலையின் லியோனார்டு அடில்மேன் ஆரம்பத்தில் 1994 இல் இந்தத் துறையை உருவாக்கினார். ஹாமில்டோனியன் ஏழு-புள்ளி பாதை சிக்கலைத் தீர்த்த கணக்கீட்டின் ஒரு வடிவமாக டி. என். ஏவின் கருத்தாக்க பயன்பாட்டை லியொனார்டு அடில்மேன் நிரூபித்தார். ஆரம்பகாலக் கட்ட அடில்மேனின் சில அடிப்படை சோதனைகளிலிருந்தும், மேலும் பல்வேறு முன்னேற்றங்கள் தற்காலத்தே நிகழ்ந்துள்ளன. பல்வேறு வகையான மரபணு கணக்கீட்டை டூரிங் இயந்திரங்கள் எளிதில் கட்டமைக்கக்கூடியவை என்றும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன.

அப்போதிலிருந்தே இத்துறை பல வழிகளில் விரிவடைந்துள்ளது. 1995 ஆம் ஆண்டில், மரபணு அடிப்படையிலான அதன் நினைவகத்திற்கான தேவைகள் பற்றிய கருத்தை எரிக் பாம் முன்மொழிந்தார். அவர் ஒரு மிகப்பெரிய அளவிலான தரவை அதன் மாபெரும் அடர்த்தி காரணமாக அதனை குறுக்கி ஒரு சிறிய அளவிலான மரபணுவில் சேமிக்க இயலும் என்றும் முன் மொழிந்தார். கிட்டத்தட்ட பத்தாண்டுகளுக்குப் பிறகு இன் விட்ரோ செயல்விளக்கங்கள் செய்யப்பட்டிருந்தாலும், இது மரபணுக் கணிப்பீட்டின் மூலத்தை நினைவக தொழில்நுட்பத்தின் எல்லைக்குள் கட்டமைத்து விரிவுபடுத்த வேண்டிய கட்டாயத்தை தெளிவாகத் திட்டமிட உருதுணையாக இருந்தது.

மரபணு கணக்கீட்டுத் துறையை லென் அடில்மேனின் செயல்விளக்கத்திற்கும் பத்தாண்டிற்கு முன்னரேநெட் சீமன் தொடங்கிய பரந்த மரபணு நானோ அறிவியல் துறையின் துணைத்துறையாக வகைப்படுத்தலாம். 1980களில் நெட் சீமனின் அடிப்படைக் கருத்துக்களின் படி மரபணுப் படிகவியல் பயன்பாடுகளுக்கு கீழ்-மேல் மரபணு சுய-குழுக்களைப் பயன்படுத்தி தன்னிச்சையான கட்டமைப்புகளை உருவாக்கலாம். இருப்பினும், இது சுயமாகக் கூடிய மரபணு கட்டமைப்புத் துறையில் மேலும் வளர்ந்து, 2020ஆம் ஆண்டு நிலவரப்படி பல்வேறு வளர்ச்சிகளைப் பெற்று மிகவும் அதிநவீனமயமாக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு சில நானோமீட்டர் அளவிலிருந்து பல பத்து மைக்ரோமீட்டர் அளவு வரை சுயமாகக் கூடும் மரபணு கூட்டமைப்பு 2018இல் சான்றாக்கப்பட்டுள்ளது.

1994 ஆம் ஆண்டில், பேராசிரியர் சீமானின் குழு ஒரு சிறிய மரபணுக் கூறுகளைப் பயன்படுத்தி அதி மரபணு பின்னல் கட்டமைப்புகளை உருவாக்கினர். அடில்மேனின் சான்றாக்கப்பட்ட மரபணு அடிப்படையிலான கணிப்புகளின் சாத்தியத்தைச் சுட்டிக்காட்டியிருந்தாலும், இத்தகைய மரபணு வடிவமைப்பு சொற்பமானது, ஏனெனில் ஒரு வரைபடத்தில் உள்ள முனையங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, அடில்மேன் செயல்படுத்துவதற்குத் தேவையான மரபணுக் கூறுகளின் எண்ணிக்கை அதிவேகமாக அதிகரித்தன. எனவே, கணினிவியலாளர்களும், உயிர்வேதியியலாளர்களும் குறிப்பிட்ட வரையறைக்குட்பட்டு ஆராயத் தொடங்கினர், அங்கு வளர்ச்சியைக் காட்டிலும் தன்னிச்சையான மரபணு கணக்கீடுகளைச் செய்ய மரபணு இழைகளின் ஒரு சிறிய தொகுதியை சிற்றோடு முறைமையில் கையாள்வதே குறிக்கோளாக இருந்தது. 1990 களின் பிற்பகுதியில் கோட்பாட்டளவில் ஆராயப்பட்ட ஏனைய வழிகளில் மரபணு கணிப்பீடு அடிப்படையிலான பாதுகாப்பு மற்றும் குறியாக்கவியல், மரபணு அமைப்புகளின் கணக்கீட்டுத் திறன், மரபணு நினைவுகளும் அதன் வட்டுகளும், மரபணு அடிப்படையிலான தானியங்கியல் உள்ளிட்ட பகுப்புகளும் உட்பிரிவுகளும் அடங்கும்.

2002க்கு முன்னர், லீலா காரி என்பவர் சில உயிரினங்களில் மரபணு மறுசீரமைப்பின் மூலம் செய்யப்படும் செயல்பாடுகள் டூரிங் சாதனம் மூலம் முழுமையானவையாக அளவிட இயலும் என்பதையும் ஆராய்ந்து காட்டினார்.

2003 ஆம் ஆண்டில், ஜான் ரீப்பின் குழு முதன்முதலில் மரபணு அடிப்படையிலான நகர்வின் கருத்தை நிரூபித்தது. இது பின்தொடர் இயந்திரத்தைப் போன்ற ஒரு மரபணுப் பாதையில் பின்தொடர்ந்து சென்றது. அவர்கள் மூலக்கூறு உயிரியலை நகர்தலின் ஆற்றல் ஆதாரமாக பயன்படுத்தினர். இந்த முதல் செயல்விளக்கத்திலிருந்து, பல்வேறு வகையான மரபணு அடிப்படையிலான நகர்ப்பாண்கள் கண்டறிந்து நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன.

 பயன்பாடுகள், எடுத்துக்காட்டுகள் மற்றும் சமீபத்திய முன்னெடுப்புகள் 
1994 ஆம் ஆண்டில் லியோனார்டு அடில்மேன் மரபணுக் கணினியின் முதல் முன்மாதிரியை வழங்கினார். டிடி-100 என்பது மரபணுக் கரைசலின் 100 மைக்ரோலிட்டர்கள் நிரப்பப்பட்ட சோதனைக் குழாய் வடிவமைப்பு ஆகும். அவர் இயக்கிய ஹாமில்டோனியன் பாதை மரபணு குறித்த சில சந்தேகங்களை ஒரு சில உதாரணங்களுடன் ஒப்பிட்டு தீர்க்க முடிந்தது. அடில்மேனின் பரிசோதனையில், ஹாமில்டோனியன் பாதைச் சிக்கல் சமகால "விற்பனையாளரின் பயணச் சிக்கல்" என்ற முறைமையை குறியீடாகக் கொண்டு செயல்படுத்தப்பட்டது. இந்த நோக்கத்திற்காக, வெவ்வேறு மரபணுத் துண்டுகள் உருவாக்கப்பட்டன, அவை ஒவ்வொன்றும் ஒப்பிட்டு தொகுதிகளாக மாற வேண்டிய மற்ற தனித்தனி நகரத்தொகுதிகளைக் குறித்தன. இத் துண்டுகள் ஒவ்வொன்றும் உருவாக்கப்பட்ட ஏனைய துண்டுகளுடன் இணைக்கும் திறனைக் கொண்டவை. இந்த மரபணுத் துண்டுகள் தயாரிக்கப்பட்டு சோதனைக் குழாயில் கலக்கப்பட்டன. சில நொடிகளில், சிறிய துண்டுகள் ஒன்றன் பின் ஒன்றாக பெரும் தொகுதியாக உருவாகி, வெவ்வேறு பயணப் பாதைகளைக் குறித்தன.ஒரு இரசாயன எதிர்வினை மூலம், சம்பந்தம் இல்லாத நீண்ட பாதைகளைக் குறிக்கும் மரபணுத் துண்டுகள் அகற்றப்பட்டன. 

எஞ்சியவை ஆய்வின் பலதரப்பட்ட சந்தேகங்களின் தீர்வாகவும் அமைந்தன. ஆனாலும் ஒட்டுமொத்தமாக, சோதனை ஒரு வாரம் வரை நீடித்தது. இருப்பினும், தற்போதைய தொழில்நுட்ப வரம்புகள் முடிவுகளை மதிப்பீடு செய்வதைத் தடுக்கின்றன. எனவே, இந்த சோதனை பயன்பாட்டிற்கு ஏற்றதாக அமையவில்லை, இருப்பினும் இது ஒருதரப்பட்ட கருத்தின் சான்றாகும்.

 ஒருங்கிணைந்த சிக்கல்கள் 
இந்தப் பிரச்சினைகளுக்கான முதல் முடிவுகள் லியோனார்ட் அடில்மேனால் பெறப்பட்டன.

 1994: ஏழு உச்சிமாநாடுகளுடன் ஒரு வரைபடத்தில் ஹாமில்டோனியன் பாதையை தீர்ப்பது.
 2002: NP-முழுமையான சிக்கலையும், 20 மாறிகளுடன் 3-SAT சிக்கலையும் தீர்ப்பது.

 டிக்-டாக்-கால் விளையாட்டு 
2002 ஆம் ஆண்டில், ஜே. மெக்டொனால்ட், டி. ஸ்டீபனோவிக் மற்றும் எம். ஸ்டோஜனோவிக் ஆகியோர் ஒரு மனித வீரருக்கு இணையாக டிக்-டாக்-டோ விளையாடக்கூடிய டிஎன்ஏ கணினியை உருவாக்கினர். கணிப்பான் விளையாட்டின் ஒன்பது சதுரங்களுடன் தொடர்புடைய ஒன்பது தொட்டிகளுடன் இருந்தன. ஒவ்வொரு தொட்டியிலும் ஒரு அடி மூலக்கூறு மற்றும் மரபணு நொதிகளின் பல்வேறு சேர்க்கைகளும் உள்ளன. அடி மூலக்கூறு ஒரு மரபணு இழையால் ஆனது, அதன் ஒரு முனையில் ஓர் ஒளிரும் இரசாயனக் குழுவும், மறுமுனையில் ஓர் அடக்குமுறை குழுவும் ஒட்டப்பட்டன. ஆதி மூலக்கூறுகள் பாதியாக வெட்டப்பட்டால் மட்டுமே ஒளிரிகள் செயலில் இருக்கும். மரபணு நொதிகள் தர்க்கரீதியான செயல்பாடுகளை உருவகப்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, தருக்கமுறை செயல்பாட்டை பெருக்கம் செய்ய இரண்டு குறிப்பிட்ட வகையான மரபிழைகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டால் மட்டுமே அத்தகைய மரபணுக்கள் வெளிப்படும்.

முன்னிருப்பாக, கணினி முதலில் மையச் சதுக்கத்தில் விளையாடியதாகக் கருதப்படுகிறது. மனித வீரர் விளையாடக்கூடிய மீதமுள்ள எட்டு பெட்டிகளுடன் தொடர்புடைய எட்டு வெவ்வேறு வகையான மரபணு இழைகளுடன் தொடங்குகிறார். பெட்டி எண் ஒன்றை விளையாட, மனித வீரர் உள்ளீடு #i உடன் தொடர்புடைய அனைத்து தொட்டிகளிலும் இழைகளை ஊற்றுகிறார். இந்த இழைகள் தொட்டிகளில் இருக்கும் சில மரபணு நொதிகளுடன் பிணைக்கப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக, இந்த தொட்டிகளில் ஒன்றில், மரபணு நொதியின் சிதைவு அடி மூலக்கூறுடன் பிணைக்கப்பட்டு அதை வெட்டுகிறது. மரபணுக் கணினி எந்தப் பெட்டியை இயக்குகிறது என்பதைக் குறிக்கும் வகையில், அதனுடன் தொடர்புடைய தொட்டி ஒளிரும் தன்மையைக் கொண்டது. உண்மையான டிக்-டாக்-டோவைப் போலவே, மனித வீரர் அடையக்கூடிய சிறந்ததை ஒரு சமநிலை என்பதை உறுதி செய்யும் வகையில் டி. என். ஏ நொதிகள் தொட்டிகளுக்கு இடையே பிரிக்கப்படுகின்றன.

 நரம்பியல் தொடர் அடிப்படையிலான கணிப்பான் 
கால்டெக்கில் கெவின் செர்ரி மற்றும் லுலு கியான் ஆகியோர் 100-பிட் கையால் எழுதப்பட்ட இலக்கங்களை அடையாளம் காணக்கூடிய டிஎன்ஏ அடிப்படையிலான செயற்கை நரம்பியல் வலையமைப்பை உருவாக்கினர். வெவ்வேறு செறிவுகள் எடை மூலக்கூறுகளால் குறிக்கப்படும் பொருத்தமான எடைகளின் தொகுப்புடன் ஒரு கணினியில் முன்கூட்டியே நிரலாக்குவதன் மூலம் அவர்கள் இதைச் சாதித்தனர், அவை பின்னர் உள்ளீட்டு டி. என். ஏ இழைகளை வைத்திருக்கும் சோதனைக் குழாயில் சேர்க்கப்படுகின்றன.

 உள்மயமாக்கப்பட்ட (தற்காலிக சேமிப்பு போன்ற) கணினியுடன் மேம்படுத்தப்பட்ட வேகம் 
மரபணு கணக்கீட்டின் சவால்களில் ஒன்று அதன் மெதுவான வேகம். டிஎன்ஏ உயிரியல் ரீதியாக இணக்கமான அடி மூலக்கூறு என்றாலும், சிலிக்கான் தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்த முடியாத இடங்களில் இதைப் பயன்படுத்தலாம், அதன் கணக்கீட்டு வேகம் இன்னும் மிகவும் மெதுவாகவே உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, புலத்தில் ஒரு அளவுகோலாகப் பயன்படுத்தப்படும் சதுர-வேர் சுற்று முடிக்க 100 மணி நேரங்களுக்கு மேல் ஆகும். வெளிப்புற நொதி மூலங்களுடன் புதிய வழிகள் வேகமான மற்றும் மிகவும் சிறிய சுற்றுகளை தெரிவிக்கும் அதே வேளையில், அதே வேளையில், சாட்டர்ஜி மற்றும் பலரால் முன்மொழியப்பட்ட கருத்தாக்கம் உள் டிஎன்ஏ சுற்றுகள் மூலம் கணக்கீட்டை விரைவுபடுத்துவதற்கான துறையில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க கருத்தாக்கத்தை நிரூபித்தனர், இந்த கருத்து மற்ற குழுக்களால் மேலும் ஆராயப்படுகிறது. இந்த யோசனை, முதலில் கணினி கட்டிடக்கலைத் துறையில் முன்மொழியப்பட்டாலும், இந்தத் துறையிலும் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டுள்ளது. கணினி கட்டமைப்பில், அறிவுறுத்தல்கள் தொடர்ச்சியாக செயல்படுத்தப்பட்டால், அவற்றை தற்காலிக சேமிப்பில் ஏற்றுவது தவிர்க்க முடியாமல் விரைவான செயல்திறனுக்கு வழிவகுக்கும், இது உள்மயமாக்கல் கொள்கை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஏனென்றால், வேகமான தற்காலிக நினைவகத்தில் உள்ள வழிமுறைகளுடன், அவற்றை பிரதான நினைவகத்திற்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லை, இது மெதுவாக இருக்கலாம். இதேபோல், உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ கணக்கீட்டில், கணக்கீட்டிற்கு பொறுப்பான டிஎன்எ இழைகள் கணினி வாயில்களின் உடல் அருகாமையை உறுதி செய்யும் பிரெட்போர்டு போன்ற அடி மூலக்கூறில் சரி செய்யப்படுகின்றன. இத்தகைய உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ கணக்கீட்டு நுட்பங்கள் அளவின் வரிசைகளால் கணக்கீட்டு நேரத்தைக் குறைக்கும் என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

 புதுப்பிக்கத்தக்க (அல்லது மீளக்கூடிய) மரபணு கணக்கீடு 
மரபணு கணக்கீடு குறித்த அடுத்தடுத்த ஆய்வுகள் தலைகீழான மரபணு கணிப்பான்களை உருவாக்கியுள்ளன, இது தொழில்நுட்பத்தை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான கம்ப்யூட்டிங்கில் பயன்படுத்தப்படும் (எடுத்துக்காட்டாக, கணினி) ஒரு படி நெருக்கமாகக் கொண்டு வருகிறது. குறிப்பாக, ஜான் ரீஃப் மற்றும் டியூக் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள அவரது குழு கணினி மரபணு வளாகங்களை மீண்டும் பயன்படுத்த இரண்டு வெவ்வேறு நுட்பங்களை முன்மொழிந்துள்ளனர். முதல் வடிவமைப்பு டிஎஸ்டிஎன்ஏ வாயில்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இரண்டாவது வடிவமைப்பு டிஎன்ஏ குண்டூசி வளாகங்களைப் பயன்படுத்துகிறது.இரண்டு வடிவமைப்புகளும் சில சிக்கல்களை எதிர்கொண்டாலும் (எதிர்வினை கசிவுகள் போன்ற) இது டி. என். ஏ கணினி துறையில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது. வேறு சில குழுக்களும் வாயில் மறுபயன்பாட்டு சிக்கலை தீர்க்க முயற்சித்துள்ளன. 

டிஎன்ஏ கணினி மற்றும் மீளக்கூடிய கணினி நுட்பங்களை இணைப்பதன் மூலம் மரபணு கணினிகளில் மீளக்கூடிய வாயில்கள் மற்றும் சுற்றுகளை செயல்படுத்துவதற்கான "டிஎன் ஏ கணினிகளில் திரும்பக்கூடிய சுற்றுகளின் தொகுப்பு உத்தி" என்ற கட்டுரையில் இழை இடப்பெயர்ச்சி எதிர்வினைகளைப் பயன்படுத்துதல் (எஸ்ஆர்டி) மீளக்கூடிய முன்மொழிவுகள் வழங்கப்படுகின்றன. இந்த ஆய்வுக் கட்டுரை, முந்தைய முறைகளை விட கட்டமைக்கப்பட்ட சுற்றுகளின் சராசரி நீளம் மற்றும் செலவைக் கொண்ட டிஎன்ஏ கணினிகளில் என்-பிட் மீளக்கூடிய சுற்றுகளை ஒருங்கிணைப்பதற்கான ஓர் உலகளாவிய மீளக்கூடிய வாயில் நூலகத்தையும் (யுஆர்ஜிஎல்) முன்மொழிகிறது.

 வழிமுறைகள் 
மரபணுவை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கணினி சாதனத்தை உருவாக்க பல வழிமுறைகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளுடன் உள்ளடக்கியதாகவுள்ளன. இவற்றில் பெரும்பாலானவை டிஎன்ஏ அடிப்படையில் இலக்கமுறை தர்க்கத்துடன் தொடர்புடைய அடிப்படை தர்க்க வாயில்களை (AND, OR, NOT) உருவாக்குகின்றன. டிஎன்ஏ நொதிகள், டியோக்சியோலிகோனியூக்ளியோடைடுகள், நொதிகள், வால்தொகு மாற்றம் ஆகியவை சில வெவ்வேறு தளங்களுள் அடங்கும்.

 மரபிழை இடமாற்ற வழிமுறைகள் 
மரபணு கணினி மற்றும் மூலக்கூறு நிரலாக்கத்தில் மிகவும் அடிப்படை செயல்பாடு இழை நகர்வு பொறிமுறையாகும். தற்போது, இழையின் இடப்பெயர்ச்சியை செய்ய இரண்டு வழிகள் உள்ளன.

 கால்தொகுதி நடுத்தர இழையின் இடப்பெயர்ச்சி (TMSD) Qian, L.; Winfree, E. (2011-06-02). "Scaling Up Digital Circuit Computation with DNA Strand Displacement Cascades". Science. 332 (6034): 1196–1201. Bibcode:2011Sci...332.1196Q. doi:10.1126/science.1200520. ISSN 0036-8075. PMID 21636773. S2CID 10053541.
 பாலிமரேஸ் அடிப்படையிலான இழைகளின் இடப்பெயர்ச்சி (PSD) Shah, Shalin; Wee, Jasmine; Song, Tianqi; Ceze, Luis; Strauss, Karin; Chen, Yuan-Jyue; Reif, John (2020-05-04). "Using Strand Displacing Polymerase To Program Chemical Reaction Networks". Journal of the American Chemical Society. 142 (21): 9587–9593. doi:10.1021/jacs.0c02240. ISSN 0002-7863. PMID 32364723. S2CID 218504535.

 கால் பரிமாற்றம் 
எளிய இழைகள் நகரும் திட்டங்களைத் தவிர, மரபணு கணினிகளும் கால் பிடிப்பு பரிமாற்றத்தின் கருத்தைப் பயன்படுத்தி உருங்கிணைந்து கட்டப்பட்டுள்ளன.Cherry, Kevin M.; Qian, Lulu (2018-07-04). "Scaling up molecular pattern recognition with DNA-based winner-take-all neural networks". Nature. 559 (7714): 370–376. Bibcode:2018Natur.559..370C. doi:10.1038/s41586-018-0289-6. ISSN 0028-0836. PMID 29973727. S2CID 49566504. இந்த அமைப்பில், ஒரு உள்ளீட்டு மரபணு இழையும் மற்றொரு மரபணு மூலக்கூறில் உள்ள ஒட்டும் முனை அல்லது கால்தொகுதியுடன் பிணைக்கப்படுகிறது, இது மூலக்கூறிலிருந்து மற்றொரு இழைப் பிரிவை இடமாற்றம் செய்ய அனுமதிக்கிறது. இது AND, OR, மற்றும் NOT வாயில்கள் மற்றும் சமிக்ஞை பெருக்கிகள் போன்ற மட்டு தர்க்க கூறுகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, அவை தன்னிச்சையாக பெரிய கணினிகளுடன் இணைக்கப்படலாம். இந்த வகை டிஎன்ஏ கணினிகளுக்கு நொதிகள் அல்லது மரபணுவின் எந்த வேதித் திறனும் தேவையில்லை.

 வேதி எதிர்வினை தொடர்கள் (சி. ஆர். என். எஸ்) 
டிஎன்ஏ கணினிக்கான முழு அடுக்கும் ஒரு பாரம்பரிய கணினி கட்டமைப்பைப் போலவே தெரிகிறது. மிக உயர்ந்த மட்டத்தில், சி போன்ற பொது நோக்க நிரலாக்க மொழி வேதியியல் எதிர்வினை நெட்வொர்க்குகளின் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த இடைநிலை பிரதிநிதித்துவம் கள-நிலை டிஎன்ஏ வடிவமைப்பிற்கு மொழிபெயர்க்கப்பட்டு பின்னர் டிஎன்எ இழைகளின் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி செயல்படுத்தப்படுகிறது. 2010 ஆம் ஆண்டில், எரிக் வின்ஃப்ரீயின் குழு தன்னிச்சையான இரசாயன எதிர்வினைகளை செயல்படுத்த டி. என். ஏவை ஒரு அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்தலாம் என்பதைக் காட்டியது. இது உயிர்வேதியியல் கட்டுப்படுத்திகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் தொகுப்புக்கான வழியைத் திறந்தது, ஏனெனில் CRN களின் வெளிப்பாட்டு சக்தி ஒரு டூரிங் இயந்திரத்திற்கு சமம்.Shah, Shalin; Wee, Jasmine; Song, Tianqi; Ceze, Luis; Strauss, Karin; Chen, Yuan-Jyue; Reif, John (2020-05-04). "Using Strand Displacing Polymerase To Program Chemical Reaction Networks". Journal of the American Chemical Society. 142 (21): 9587–9593. doi:10.1021/jacs.0c02240. ISSN 0002-7863. PMID 32364723. S2CID 218504535.Chen, Yuan-Jyue; Dalchau, Neil; Srinivas, Niranjan; Phillips, Andrew; Cardelli, Luca; Soloveichik, David; Seelig, Georg (October 2013). "Programmable chemical controllers made from DNA". Nature Nanotechnology. 8 (10): 755–762. Bibcode:2013NatNa...8..755C. doi:10.1038/nnano.2013.189. ISSN 1748-3395. PMC 4150546. PMID 24077029.Srinivas, Niranjan; Parkin, James; Seelig, Georg; Winfree, Erik; Soloveichik, David (2017-12-15). "Enzyme-free nucleic acid dynamical systems". Science. 358 (6369): eaal2052. doi:10.1126/science.aal2052. ISSN 0036-8075. PMID 29242317.Soloveichik, David; Seelig, Georg; Winfree, Erik (2010-03-23). "DNA as a universal substrate for chemical kinetics". Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (12): 5393–5398. Bibcode:2010PNAS..107.5393S. doi:10.1073/pnas.0909380107. ISSN 0027-8424. PMC 2851759. PMID 20203007. இத்தகைய கட்டுப்படுத்திகள் ஹார்மோன் சமநிலையின்மையைத் தடுப்பது போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு விவோவில் பயன்படுத்தப்படலாம்.

 மரபணுநொதிகள் 
வினையூக்கி டிஎன்ஏ (டியோக்ஸிரிபோசைம் அல்லது டிஎன்எசைம்) பொருத்தமான ஒலிகோனியூக்ளியோடைடு போன்ற பொருத்தமான உள்ளீட்டுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது ஒரு எதிர்வினையை ஊக்குவிக்கிறது. இந்த டிஎன்ஏசைம்கள் சிலிக்கனில் டிஜிட்டல் தர்க்கத்திற்கு ஒத்த தர்க்க வாயில்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இருப்பினும், டிஎன்எசைம்கள் ஒன்று, இரண்டு மற்றும் மூன்று உள்ளீட்டு வாயில்களுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, தொடரில் அறிக்கைகளை மதிப்பிடுவதற்கு தற்போதைய செயல்படுத்தல் இல்லை.

டிஎன்ஏசைம் லாஜிக் கேட் பொருத்தமான ஒலிகோனியூக்ளியோடைடுடன் பிணைக்கும்போது அதன் கட்டமைப்பை மாற்றுகிறது மற்றும் அது பிணைக்கப்பட்ட ஃப்ளோரோஜெனிக் அடி மூலக்கூறு பிரிக்கப்படாமல் இருக்கும். மற்ற பொருட்களைப் பயன்படுத்த முடியும் என்றாலும், பெரும்பாலான மாதிரிகள் ஃப்ளோரசன்ஸ் அடிப்படையிலான அடி மூலக்கூறைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் ஒற்றை மூலக்கூறு வரம்பில் கூட அதைக் கண்டறிவது மிகவும் எளிதானது.. Also available here: http://www.lps.ens.fr/~vincent/smb/PDF/weiss-1.pdf ஒரு எதிர்வினை நடந்ததா இல்லையா என்பதை அறிய ஃப்ளோரசன்ஸின் அளவை அளவிட முடியும். மாறும் டிஎன்ஏசைம் பின்னர் "பயன்படுத்தப்படுகிறது", மேலும் எந்த எதிர்வினைகளையும் தொடங்க முடியாது. இதன் காரணமாக, இந்த எதிர்வினைகள் தொடர்ச்சியான கிளறி-தொட்டி உலை போன்ற ஒரு சாதனத்தில் நடைபெறுகின்றன, அங்கு பழைய தயாரிப்பு அகற்றப்பட்டு புதிய மூலக்கூறுகள் சேர்க்கப்படுகின்றன.

பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு டிஎன்ஏசைம்கள் E6 மற்றும் 8-17 என்று பெயரிடப்பட்டுள்ளன. இவை பிரபலமாக உள்ளன, ஏனெனில் அவை எந்த தன்னிச்சையான இடத்திலும் ஒரு அடி மூலக்கூறை பிளவுபடுத்த அனுமதிக்கின்றன.. Also available here:  ஸ்டோஜனோவிக் மற்றும் மெக்டொனால்ட் முறையே மாயா I மற்றும் மாயா II இயந்திரங்களை உருவாக்க இ6 டிஎன்ஏநொதிகளைப் பயன்படுத்தியுள்ளனர், ஸ்டோஜனோவாக் 8-17 டிஎன்ஏநொதிகளைப் பயன்படுத்தி தர்க்க வாயில்களையும் நிரூபித்துள்ளார்.. Also available here: . Also available here: . Also available at  தர்க்க வாயில்களை உருவாக்குவதற்கு இந்த டிஎன்ஏசைம்கள் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்று நிரூபிக்கப்பட்டிருந்தாலும், அவை Zn2 + அல்லது Mn2 + போன்ற உலோகக் காரணிகளின் செயல்பாட்டின் தேவையால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே அவை விவோவில் குறிப்பிடத்தகுந்த அளவிற்கு இன்னும் பயனுள்ளதாக இல்லை.Weiss, S. (1999). "Fluorescence Spectroscopy of Single Biomolecules". Science. 283 (5408): 1676–1683. Bibcode:1999Sci...283.1676W. doi:10.1126/science.283.5408.1676. PMID 10073925. S2CID 9697423.. Also available here: http://www.lps.ens.fr/~vincent/smb/PDF/weiss-1.pdf

ஒரு முடிவில் ஒரு வளையத்தைக் கொண்ட டிஎன்ஏவின் ஒற்றை இழையைக் கொண்ட ஸ்டெம் லூப் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு வடிவமைப்பு, டிஎன் ஏவின் ஒரு துண்டு வளையப் பகுதியுடன் பிணைக்கும்போது திறக்கும் மற்றும் மூடும் ஒரு மாறும் கட்டமைப்பாகும். இந்த விளைவு பல தர்க்க வாயில்களை உருவாக்க பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த லாஜிக் கேட்ஸ், மாயா I மற்றும் மாயா II கணினிகளை உருவாக்க பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன, அவை ஓரளவுக்கு டிக்-டாக்-டோ இயக்க முடியும்.Darko Stefanovic's Group, Molecular Logic Gates  and MAYA II, a second-generation tic-tac-toe playing automaton .

 நொதிகள் 
நொதி அடிப்படையிலான டிஎன்ஏ கணினிகள் பொதுவாக ஒரு எளிய டூரிங் இயந்திரத்தின் வடிவத்தில் இருக்கும், அங்கு ஒத்த வன்பொருள், ஒரு நொதி வடிவில், மற்றும் மென்பொருள், டிஎன்எ வடிவில் இருக்கும்.

பெனென்சன், ஷாபிரோ மற்றும் சக ஊழியர்கள் FokI நொதியைப் பயன்படுத்தி ஒரு டிஎன்ஏ கணினியை நிரூபித்துள்ளனர் மற்றும் புரோஸ்டேட் புற்றுநோயைக் கண்டறிந்து வினைபுரியும் தானியங்கியைக் காண்பிப்பதன் மூலம் தங்கள் பணியை விரிவுபடுத்தியுள்ளனர்ஃ PPAP2B மற்றும் GSTP1 மரபணுக்களின் வெளிப்பாடு மற்றும் PIM1 மற்றும் HPN இன் அதிக வெளிப்பாடு.. Also available here:  . Also available here: An autonomous molecular computer for logical control of gene expression அவர்களின் தானியங்கி ஒவ்வொரு மரபணுவின் வெளிப்பாட்டையும், ஒரு நேரத்தில் ஒரு மரபணுவை மதிப்பீடு செய்தது, மேலும் நேர்மறையான நோயறிதலில் பின்னர் ஒரு ஒற்றை இழ டி. என். ஏ மூலக்கூறை (எஸ். எஸ். டி. என்ஏ) வெளியிட்டது, இது எம். டி. எம் 2 க்கான ஆண்டிசென்ஸ் ஆகும். MDM2 என்பது புரதம் 53 இன் அடக்குபொருளாகும், இது ஒரு கட்டி ஒடுக்கியாகும். எதிர்மறையான நோயறிதலில், எதுவும் செய்யாததற்குப் பதிலாக நேர்மறையான நோயைக் கண்டறியும் மருந்தின் அடக்கியை வெளியிட முடிவு செய்யப்பட்டது. இந்த செயல்பாட்டின் ஒரு வரம்பு என்னவென்றால், ஒவ்வொரு மருந்தையும் நிர்வகிக்க இரண்டு தனித்தனி ஆட்டோமேட்டா தேவைப்படுகிறது. மருந்து வெளியிடப்படும் வரை மதிப்பீடு செய்யும் முழு செயல்முறையும் முடிக்க ஒரு மணி நேரம் ஆனது. இந்த முறைக்கு மாற்றம் மூலக்கூறுகள் மற்றும் ஃபோக்கி நொதி இருக்க வேண்டும். ஃபோக்கிஐ நொதியின் தேவை விவோவில் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, குறைந்தபட்சம் "உயர் உயிரினங்களின் உயிரணுக்களில்" பயன்படுத்தப்படுகிறது.. Also available here:  இந்த வழக்கில் 'மென்பொருள்' மூலக்கூறுகளை மீண்டும் பயன்படுத்தலாம் என்பதையும் சுட்டிக்காட்ட வேண்டும்.

 வழிமுறை சுய கூட்டமைப்பு 
டிஎன்ஏ நானோ தொழில்நுட்பம் டிஎன்எ கணக்கீட்டு தொடர்புடைய துறையில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. டிஎன்ஏ ஓடுகள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வரிசைகளுடன் பல ஒட்டும் முனைகளைக் கொண்டிருக்க வடிவமைக்கப்படலாம், இதனால் அவை வாங் ஓடுகளாக செயல்படுகின்றன. ஒரு டிஎக்ஸ் வரிசை நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அதன் அசெம்பிளி ஒரு எக்ஸ்ஓஆர் செயல்பாட்டை குறியாக்கம் செய்கிறது-இது டிஎன்ஏ வரிசையை ஒரு செல்லுலார் ஆட்டோமேட்டனை செயல்படுத்த அனுமதிக்கிறது, இது சியர்பின்ஸ்கி கேஸ்கெட் எனப்படும் ஃப்ராக்டலை உருவாக்குகிறது. டிஎன்ஏ வரிசைகளின் அசெம்பிளியில் கணக்கீட்டை இணைக்க முடியும் என்பதை இது காட்டுகிறது, இது எளிய கால வரிசைக்கு அப்பால் அதன் நோக்கத்தை அதிகரிக்கிறது.Rothemund, P. W. K.; Papadakis, N.; Winfree, E. (2004). "Algorithmic Self-Assembly of DNA Sierpinski Triangles". PLOS Biology. 2 (12): e424. doi:10.1371/journal.pbio.0020424. PMC 534809. PMID 15583715.

 திறன்கள் 
டிஎன்ஏ கணக்கீடு என்பது இணையான கணக்கீட்டின் ஒரு வடிவமாகும், இது டிஎன்எவின் பல்வேறு மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தி ஒரே நேரத்தில் பலவிதமான சாத்தியங்களை முயற்சிக்கிறது. சில சிறப்பு சிக்கல்களுக்கு, டிஎன்ஏ கணினிகள் இதுவரை கட்டப்பட்ட வேறு எந்த கணினியையும் விட வேகமாகவும் சிறியதாகவும் உள்ளன. மேலும், குறிப்பிட்ட கணிதக் கணக்கீடுகள் டிஎன்ஏ கணினியில் வேலை செய்ய நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன.

டிஎன்ஏ கம்ப்யூட்டிங் கணக்கீட்டு கோட்பாட்டின் நிலைப்பாட்டில் இருந்து எந்த புதிய திறன்களையும் வழங்காது, கணக்கீட்டின் வெவ்வேறு மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கீட்டு ரீதியாக தீர்க்கக்கூடிய சிக்கல்களைப் பற்றிய ஆய்வு.எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு சிக்கலைத் தீர்க்கத் தேவையான இடம் சிக்கலின் அளவுடன் அதிவேகமாக வளர்ந்தால் (வான் நியூமன் இயந்திரங்களில் எக்ஸ்பேஸ் சிக்கல்கள்), அது டி. என். ஏ இயந்திரங்களில் உள்ள சிக்கலின் அளவோடு அதிவேகமாக வளரும்.மிகப் பெரிய EXPSPACE சிக்கல்களுக்கு, தேவையான டி. என். ஏ அளவு நடைமுறைக்கு மிக அதிகமாக உள்ளது.

 மாற்று தொழில்நுட்பங்கள் 
ஐபிஎம் மற்றும் கால்டெக் இடையேயான ஒரு கூட்டு 2009 ஆம் ஆண்டில் "டிஎன்ஏ சில்லுகள்" உற்பத்தியை நோக்கமாகக் கொண்டு நிறுவப்பட்டது.(Caltech's own article)  இந்த நியூக்ளிக்-அமில அடிப்படையிலான ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை உற்பத்தி செய்வதில் கால்டெக் குழு செயல்பட்டு வருகிறது. இந்த சில்லுகளில் ஒன்று முழு சதுர வேர்களைக் கணக்கிட முடியும். ஒரு தொகுப்பானது பெர்ல் என்ற கணினி மொழியில் எழுதப்பட்டுள்ளது.

 நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் 
டிஎன்ஏ கணினியின் மெதுவான செயலாக்க வேகம் (மறுமொழி நேரம் மில்லி விநாடிகளுக்கு பதிலாக நிமிடங்கள், மணிநேரங்கள் அல்லது நாட்களில் அளவிடப்படுகிறது) அதிக அளவு பல இணையான கணக்கீடுகளைச் செய்வதற்கான அதன் திறனால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது. இது ஒரு எளிய கணக்கீட்டிற்கு சமமான நேரத்தை எடுக்க அமைப்பை அனுமதிக்கிறது. மில்லியன் கணக்கான அல்லது பில்லியன் கணக்கான மூலக்கூறுகள் ஒரே நேரத்தில் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்பு கொள்வதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது. இருப்பினும், டிஜிட்டல் கணினியை விட டிஎன்ஏ கணினி வழங்கிய பதில்களை பகுப்பாய்வு செய்வது மிகவும் கடினம்.

 மேற்கோள்கள் 


 வெளி இணைப்புகள் 

 டிஎன்ஏ மாதிரி கணினி
 பொருள் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதற்கான விளக்கம்
 போலின் படிஃ DNS-சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் இல்லையா? In: Die Neue Gesellschaft/Frankfurter Hefte ISSN , Heft 2/96, பிப்ரவரி 1996, பன்னாட்டுத் தர தொடர் எண் 0177-6738'டிஎன்ஏ கணினி' குறியீட்டை உடைக்கிறது, இயற்பியல் வலை

 ஆர்ஸ் டெக்னிகா
 புற்றுநோயைக் கண்டறியும் நியூயார்க் டைம்ஸ் டிஎன்ஏ கணினி
 டிஎன்ஏ கணினிகளை உயிர்ப்பிக்கும் அறிவியல் அமெரிக்காவில்
 பாக்டீரியா டிஎன்ஏவில் தகவல்களை சேமித்து வைத்த ஜப்பானிய ஆராய்ச்சியாளர்கள்
 டிஎன்ஏ கணக்கீட்டு மற்றும் மூலக்கூறு நிரலாக்கம் குறித்த சர்வதேச கூட்டம்
 LiveScience.com-How டிஎன்ஏ கணினிகளுக்கு சக்தி அளிக்க முடியும்

பகுப்பு:அமெரிக்கக் கண்டுபிடிப்புகள்
பகுப்பு:டி. என். ஏ
பகுப்பு:மூலக்கூற்று உயிரியல்
பகுப்பு:கணினி வகைகள்
பகுப்பு:CS1 maint: multiple names: authors list
பகுப்பு:மதிப்பாய்வு செய்யப்படாத மொழிபெயர்ப்புகளைக் கொண்ட பக்கங்கள்