Investigadores del Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York han esbozado un método para almacenar programas dentro del ADN que simplifica la nanocomputación:la computación a nivel molecular. Escrito en coautoría por Jessie Chang y Dennis Shasha, Programas almacenados cronometrados Inside DNA:A Simplifying Framework for Nanocomputing (Morgan y Claypool) describe cómo construir millones de programas de ADN a partir de los cuales se pueden extraer instrucciones de una en una de cada programa en sincronía.
La motivación para este trabajo es similar a la de los programas almacenados dentro de su computadora portátil. Antes de las computadoras, había calculadoras mecánicas en las que las personas pulsaban teclas de acuerdo con un procedimiento y, finalmente, aparecía un número. Una vez que las calculadoras se volvieron más rápidas, quedó claro que lo que necesitaba mejorar era el proceso de punzonado, no la tasa de cálculo. Para hacer esto, los primeros diseñadores de computadoras almacenaron los programas que contenían instrucciones de "perforado" dentro de las máquinas para que pudieran ejecutarlas por sí mismas. Una vez almacenadas estas instrucciones, todo el cálculo podría funcionar a la velocidad de la máquina.
Programas almacenados sincronizados Inside DNA ofrece un camino para hacer lo mismo con la computación del ADN. Mientras que las computadoras dependen de los datos almacenados en cadenas de 0 y 1, El ADN, los componentes básicos de la vida, almacena información en las moléculas ("bases") representadas por A, T, C, y G. Dos hebras simples de ADN se unirán si cada A en una hebra está alineada con cada T en la otra y de manera similar para las Cs y Gs. Si solo algunas de las bases de la hebra s1 están alineadas con sus socios favoritos en s2, luego, otra hebra s3 con mejor alineación empujará s1 fuera del camino. Este fenómeno de "desplazamiento" permite a los investigadores crear esculturas de ADN y nanorobots. Sin embargo, como calculadoras de mano, La computación de ADN actualmente se basa en verter tubos de ensayo de ADN en un tubo de ensayo de ADN más grande, obstaculizando su velocidad y haciendo delicado su uso.
En su libro Shasha y Chang ofrecen un método para almacenar instrucciones de ADN dentro de una solución química de una manera que permite que el proceso de cálculo se ejecute de acuerdo con un reloj global que consta de hebras especiales de ADN llamadas "tic" y "tac". Cada vez que un "tic" y un "tac" ingresan a un tubo de ADN, se libera una cadena de instrucciones de una pila de instrucciones. Esto es similar a la forma en que un ciclo de reloj en una computadora electrónica hace que una nueva instrucción ingrese a una unidad de procesamiento. Mientras queden hebras en la pila, el próximo ciclo lanzará una nueva línea de instrucción. Independientemente de la hebra o componente real que se liberará en cualquier paso de reloj en particular, las cadenas de "tic" y "tac" siguen siendo las mismas; de hecho, sirviendo como un dispositivo de entrada automatizado y eliminando la entrada manual de datos.
Aidan Daly, un estudiante de Harvard en una pasantía de verano en NYU, trabajó con Shasha y Chang para probar su proceso de construcción en el laboratorio del profesor de química de la Universidad de Nueva York, Nadrian Seeman, quien fundó y desarrolló el campo de la nanotecnología del ADN. Las creaciones de Seeman, que van desde estructuras de ADN tridimensionales hasta una línea de ensamblaje de ADN, le permiten organizar piezas y formar moléculas específicas en una nanoescala con cierta precisión. similar a la forma en que se puede decir a una fábrica de automóviles robótica qué tipo de automóvil debe fabricar.
