Архив рубрики ~Лента новостей~

Химический компьютер может распознавать закономерности и выполнять несколько задач

Химический компьютер может распознавать закономерности и выполнять несколько задач

Предыдущие попытки построить химический компьютер были слишком простыми, слишком жесткими или слишком сложными для масштабирования, но подход, основанный на сети реакций, может выполнять несколько задач без необходимости перенастройки.

b850358a5194dd6427c664e3ee62e17b

Молекулы могут быть использованы для вычислений

Shutterstock/ImageFlow

Химический компьютер, созданный на основе сети ферментов, может выполнять различные задачи, например, измерять температуру или распознавать вещества, без необходимости его перестройки каждый раз. Это делает его скорее адаптивной биологической системой, чем цифровой схемой, и открывает перспективы для объединения компьютеров с биологией.

Живые организмы содержат молекулярные сети, которые постоянно интегрируют химические и физические сигналы, например, когда клетки воспринимают питательные вещества, гормоны или изменения температуры и приспосабливаются, чтобы выжить. Десятилетиями исследователи пытались имитировать это различными способами, например, создавая логические вентили на основе ДНК, но большинство этих искусственных систем были либо слишком простыми, либо слишком жёсткими, либо слишком сложными для масштабирования.

Вильгельм Хак из Университета Радбауд в Нидерландах и его коллеги применили другой подход. Вместо того чтобы программировать каждый химический шаг, они создали систему, в которой ферменты свободно взаимодействуют, формируя сложные модели поведения, способные распознавать закономерности в химических реакциях.

Компьютер команды использует семь различных типов ферментов, загруженных в крошечные гидрогелевые гранулы, помещенные в небольшую трубку. По этой трубке протекает жидкость, в которую можно вводить короткие цепочки аминокислот, называемые пептидами, которые служат «входными данными» для компьютера. По мере прохождения пептидов через ферменты каждый фермент естественным образом пытается разрезать их в определённых местах пептидной цепи. Но как только один фермент разрезает пептид, форма пептида и доступные участки для разрезания меняются, что может либо открыть, либо закрыть возможности для других ферментов.

Поскольку одна реакция может перетекать в другую, ферменты создают постоянно меняющуюся химическую сеть, формируя характерные закономерности, которые система может интерпретировать. «Мы можем рассматривать ферменты как… аппаратное обеспечение, а пептиды — как программное обеспечение, [которое] решает новые задачи в зависимости от входных данных», — говорит Дуньян Ли из Калифорнийского технологического института, не принимавший участия в исследовании.

New Scientist. Новости науки и длинные статьи от опытных журналистов, освещающие события в области науки, технологий, здравоохранения и окружающей среды на веб-сайте и в журнале.

Например, температура влияет на скорость работы каждого фермента: при более высоких температурах некоторые ферменты работают быстрее других, что приводит к изменению состава пептидных фрагментов на выходе системы. Анализируя эти пептидные фрагменты с помощью алгоритма машинного обучения, исследователи смогли связать эти паттерны фрагментов с определёнными температурами.

Поскольку различные химические реакции происходят в разных временных масштабах, система естественным образом сохраняет своего рода «память» о прошлых сигналах, что позволяет ей распознавать закономерности, развивающиеся со временем. Например, она может различать быстрые и медленные световые импульсы, то есть не просто реагировать на входные сигналы, но и отслеживать их изменения.

В результате получается не статическая химическая схема, а динамичный многозадачный химический компьютер, обрабатывающий сигналы как живая система. «Одна и та же сеть выполняла несколько задач: химическую классификацию, измерение температуры со средней погрешностью около 1,3 °C в диапазоне от 25 °C до 55 °C, классификацию pH и даже реагировала на периодичность световых импульсов — без необходимости перепроектирования химии», — говорит Ли.

Исследователи были удивлены тем, насколько хорошо компьютер справился с работой, учитывая его небольшие размеры, и Хак выразил надежду, что когда-нибудь более совершенная система сможет преобразовывать оптические или электрические сигналы непосредственно в химические, что позволит ему реагировать так же, как живые клетки. «Мы использовали всего шесть или семь ферментов и шесть пептидов», — говорит он. «Представьте, что можно сделать с сотней ферментов».

Природная химия DOI: 10.1038/s41557-025-01981-y

Источник: www.newscientist.com

✅ Найденные теги: новости, Химический
Читайте также
Архив рубрики ~Обо всем~ Три ключевых показателя составляют «городской пульс» города. Архив рубрики ~Обо всем~ Поддержит ли ваш iPhone искусственный интеллект Siri? Ответ неясен. Архив рубрики ~Обо всем~ Когда использование графического процессора обманчиво: проблема скрытых систем, замедляющая развитие современного ИИ. Архив рубрики ~Обо всем~ Определение автономии для оздоровительных роботов в учреждениях по уходу за пожилыми людьми Архив рубрики ~Обо всем~ В видеоролике, посвященном игре Fable, демонстрируется захватывающая система симулятора жизни в этой ролевой игре. Архив рубрики ~Обо всем~ В июньском обновлении Microsoft исправила 198 ошибок Windows, 3 из которых являются уязвимостями нулевого дня. Архив рубрики ~Обо всем~ NuCS против Choco: решатель ограничений на чистом Python встречается с ветераном JVM. Архив рубрики ~Обо всем~ Почему создание орбитальных центров обработки данных сложнее, чем считают в Кремниевой долине Архив рубрики ~Обо всем~ Подкаст Engadget: Мысли о WWDC 2026 из Apple Park Архив рубрики ~Обо всем~ Я протестировал множество настольных программ для работы с ИИ, но Hermes с Ollama — мой новый фаворит, и вот почему. Архив рубрики ~Обо всем~ Теперь пользователи Pinterest смогут совершать покупки напрямую в магазинах Amazon. Архив рубрики ~Обо всем~ Как рефакторить код с помощью Claude Code Архив рубрики ~Обо всем~ В следующем месяце Microsoft Office 2019 для Mac станет доступен только для чтения. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Госдума приняла нормы, предусматривающие штрафы за нарушение новых требований к… Архив рубрики ~Обо всем~ Три ключевых показателя составляют «городской пульс» города. Архив рубрики ~Обо всем~ Поддержит ли ваш iPhone искусственный интеллект Siri? Ответ неясен. Архив рубрики ~Обо всем~ Когда использование графического процессора обманчиво: проблема скрытых систем, замедляющая развитие современного ИИ. Архив рубрики ~Обо всем~ Определение автономии для оздоровительных роботов в учреждениях по уходу за пожилыми людьми Архив рубрики ~Обо всем~ В видеоролике, посвященном игре Fable, демонстрируется захватывающая система симулятора жизни в этой ролевой игре. Архив рубрики ~Обо всем~ В июньском обновлении Microsoft исправила 198 ошибок Windows, 3 из которых являются уязвимостями нулевого дня. Архив рубрики ~Обо всем~ NuCS против Choco: решатель ограничений на чистом Python встречается с ветераном JVM. Архив рубрики ~Обо всем~ Почему создание орбитальных центров обработки данных сложнее, чем считают в Кремниевой долине Архив рубрики ~Обо всем~ Подкаст Engadget: Мысли о WWDC 2026 из Apple Park Архив рубрики ~Обо всем~ Я протестировал множество настольных программ для работы с ИИ, но Hermes с Ollama — мой новый фаворит, и вот почему. Архив рубрики ~Обо всем~ Теперь пользователи Pinterest смогут совершать покупки напрямую в магазинах Amazon. Архив рубрики ~Обо всем~ Как рефакторить код с помощью Claude Code Архив рубрики ~Обо всем~ В следующем месяце Microsoft Office 2019 для Mac станет доступен только для чтения. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Госдума приняла нормы, предусматривающие штрафы за нарушение новых требований к…

Подписка на рассылку

Получайте свежие новости и идеи на почту. Без спама — только самое интересное.

Нажимая «Подписаться», вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.