DNA 컴퓨터

얼마전에 yong27님께서 블로그에 올린 멋진 포스트[1]를 봤다.

이 글[1]에서 각종 생화학적 작용을 3D 애니메이션화 한 것을 동영상으로 볼 수 있다. DNA를 복제하는 과정이 무척 기계적이라고 느껴지는데, 화학작용이라고 믿기 어려울 정도이다.

이러한 기계적인 기작이 화학적으로 가능하다면, 이러한 기작을 논리 게이트로 활용하여 컴퓨터를 만들 수 없을까 하는 생각도 들던 차에, 이코노미스트지에 DNA computing에 관한 기사[2]가 올라와 있어 소개한다. 오오오오 이런 분야가 있다니!

알고리즘에 관심이 있다면 외판원 문제를 들어본 일이 있을 것이다. 대표적인 NP-hard 문제인데, Leonard Adleman 이라는 친구가 1994년에 DNA와 RNA를 이용한 논리 게이트를 조립하여 외판원 문제를 푸는 분자구조를 만든 모양이다. 우측 박스에 그 과정이 설명되어 있다. 오 대단하다.

기사를 보니 실제로는 계산속도가 그리 빠르지는 않은 듯 하다. 뭐 자세한 기작은 본인도 잘 모른다. 얼마전 사이언스 지에서 꽤 복잡한 회로를 구현한 논문이 게재된 모양이다. 기사를 읽어봐서는 어떤 연산을 하는 건지 잘 이해되지는 않는데, 여하간 회로의 크기는 1세제곱 미크론(백만분의 일미터)이고, 계산이 끝나는데 여덟 시간이 걸렸다고 한다.

대충 읽어보니 컴퓨터공학에서의 응용 뿐만 아니라, 의학에서의 응용도 염두에 두는 듯 하다. 특정한 세포를 찾아내어 사살하는 프로그램을 담은 컴퓨터를 이용해 암치료에 활용할 수 있는 듯 하다.

아직 양자 컴퓨터의 성공 여부가 불투명한 상태에서 그나마 구현 가능성이 있는 가장 작은 크기의 컴퓨터가 되지 않을까 싶다. 여하간 전기 없이 동작하는 세포크기의 컴퓨터가 실제로 등장한다면 컴퓨팅 환경의 혁신이 한 번 더 일어날 듯 싶다. 몸 속 컴퓨터라.. 오오 멋있는 걸 ㅋㅋ

 


2017.4.13
singularity hub Scientists Hacked a Cell’s DNA and Made a Biocomputer Out of It Apr 12, 2017

 


[1] 3D 애니메이션으로 배우는 분자생물학 by yong27
[2] 이코노미스트 Computing with soup Mar 3rd 2012

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5 thoughts on “DNA 컴퓨터

  1. 음.. 제가 문과 졸업한 사무직 회사원이라 이해가 참 어렵네요;

    DNA 컴퓨터는 기존의 컴퓨터가 작동하는 방식은 그대로 따르되 연산의 물질적 기반만 실리콘? 전자? 에서 DNA 단백질로 바뀐다는 건가요,
    아니면 기존의 컴퓨터와는 근본적으로 작동 방식이 완전히 다른건가요?

  2. Adleman이 했던 실험은 생각보다 간단한데요, NP라는 계산 과정의 정의가 계산할 수 있는 모든 가능성을 한 번에 계산한다는 얘기인데 여기에서 각각의 계산 결과를 DNA들이 서로 붙은 결과로 대응합니다. 그러면 DNA 조각들을 잔뜩 넣고 휘휘 돌리면 거의 모든 계산(=DNA 합성)이 병렬적/확률적으로 이루어지겠죠. 외판원 문제에서 가장 짧은 길을 찾으려면, 합성된 DNA들 중에서 가장 짧은 녀석을 찾으면 됩니다.
    http://www.cs.uaf.edu/2010/fall/cs441/proj1/dna/DNAComputingHTMLNotes.html
    여기 중간에 Miami랑 New York을 DNA로 인코딩하는 그림이 있는데, 보시면 대략 짐작이 가실 것 같습니다.
    참고로 Adleman은 RSA 암호체계의 A이기도 하죠.

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