在过去的几十年里,电子和光子集成电路经历了从专用应用到可编程的发展,尽管液相DNA电路在算法的编码和执行中具有大规模并行的潜力,通用DNA集成电路(DIC)的发展还有待探索。上海交通大学化学化工学院吕辉团队通过集成基于多层DNA的可编程门阵列(DPGA)演示DIC系统。
使用通用单链寡核苷酸作为均匀的传输信号,可以可靠地集成最小、保真度高的大规模DIC用于通用计算。具有24个可寻址双轨门的单个DPGA的重新配置可以通过布线指令进行编程,以控制超过100亿个不同的电路。
此外,为了控制分子的固有随机碰撞,吕辉团队设计了DNA折纸寄存器,为级联DPGA的异步执行提供方向。通过由三层级联DPGA组装的二次方程求解DIC来证明这一点,该DPGA由30个逻辑门和大约500个DNA链组成。
DPGA与模数转换器的集成可以对疾病相关的microRNA进行分类。在没有明显信号衰减的情况下集成大规模DPGA网络的能力是向通用DNA计算迈出的关键一步。
(彪轶辰)