DNA ile Nasıl Yapay Sinir Ağı Yapılır?

Yeni bir araştırma, DNA’dan yapılan bir yapay sinir ağının, moleküller kullanılarak yazılmış sayıları tanıyabileceğini gösterdi. Bu yeni bulgulara göre, DNA sinir ağları, aynı zamanda hastalığı işaret eden diğer molekül modellerini de tanıyabilir.

2011 yılında, California Institute of Technology’de biomühendis Lulu Qian ve arkadaşları, her biri dört giriş sinyalini kabul eden ve toplamda 72 farklı DNA molekülünden oluşan dört yapay nöron içeren DNA’nın ilk sinir ağını geliştirdi. Yeni çalışmada, Qian ve çalışma başyazarı Kevin Cherry, her biri 100 giriş sinyalini kabul eden ve birlikte 225 farklı DNA molekülü türünden oluşan altı yapay nöronun daha karmaşık bir DNA sinir ağını geliştirdi.

Qian, “İlgilendiğimiz soru, moleküler makinelere ne kadar zekanın programlanabileceğidir.” diyor.

Çalışmada, her yapay nöron, bu etkileşimli DNA moleküllerinin bir koleksiyonundan oluşuyor. Her nöronun davranışı, test tüpündeki her bir kısmen çift-zincirli DNA’nın konsantrasyonları tarafından belirlendi ve etkileşimler gerçekleşti.

Bilim insanları, DNA yapay sinir ağlarını, “moleküler el yazısı” ile yazılmış sayıları tanımlamak için kullandılar. Deneylerde, bu DNA sinir ağı, dokuz rakamın tümünü, rakamların görüntüleri birbirine benzeyecek şekilde bozulduğunda dahi, başarılı bir şekilde tanımlayabildi. Araştırmacılar, DNA sinir ağları için karmaşık molekül modellerini tanıyan birçok potansiyel uygulama olduğunu söylüyor.

“Biyokimyasal sinyalleri saptamaya yetecek kadar zeki olan ve nano düzeydeki moleküllerden doğrudan elde edilen bilgilere dayanan kararlar veren, bir test tüpünün içindeki yapay zekayı düşünün. Örneğin, gıda ve havadaki zararlı koşulları veya kan örneklerinden hastalıkları tanıyan…” diyor Qian.

DNA sinir ağlarının en büyük problemlerinden biri, çok yavaş işlem yapıyor olmaları. Qian, “Şu anda, moleküler bir modeli tanımak birkaç saat sürüyor.” diyor. Ancak, bazı teknikler bu problemi aşabilir.

Bir elektronik sinir ağı, prensipte, moleküllerin modellerini tanımlayabilse de, “eğer bu bilgi ıslak bir ortamdaki moleküllerdeyse, önce bilgisayar tarafından okunabilecek bir format haline getirilmelidir. …Peki ya doğrudan bu ıslak ortamda çalışabilen bir bilgisayar yaparsak? DNA ile etkileşime girebilir, analiz edebilir ve insan müdahalesi olmadan karar verebilir.” diyor Cherry.

Sonuç olarak, “DNA sinir ağı, elektronik bir cihaz kadar hızlı işlem yapamayacaktır. …Ancak moleküler bir ortamda hesaplayabilir ve hareket edebilir.” diyor Qian.

Bilim insanları, bulgularını Nature dergisinde detaylı olarak anlattılar.

Kaynak: IEEE Spectrum