Молекулярное вычислительное устройство типа "конечный автомат"Конечный автомат является немного измененным вариантом машины Тьюринга и оперирует данными, движущимися только в одном направлении. Он может считывать исходники, но не может вносить изменения в их последовательность.
Группе исследователей из Манчестерского университета удалось создать химический молекулярный аналог конечного автомата на базе молекул ротаксанов, через которые пропускается молекулярная нить, в которой заключена исходная информация о хиральности.
Эти молекулы содержали кольцевую структуру в виде буквы О, и соединенную с ней структуру в виде символа Y. В качестве "считывающей головки" использовалась молекула эфира, входящая в структуру О-кольца.
Конечный автомат на основе ротаксана работает за счет протягивания молекулярной нити через О-кольцо, а "считывающая головка" является еще и защелкой, позволяющей протаскивать молекулярную нить шагами.
Управление пошаговым перемещением осуществляется импульсами изменения уровня pH, вырабатывающимися подачей небольших доз быстро разлагающейся кислоты. При каждом импульсе молекула протягивает молекулярную нить на один шаг.
Считывая данные, конечный автомат обрабатывает их по алгоритму, заложенному в структуре молекул остальной части О-кольца. Результаты, представленные в троичной системе исчисления, можно считать при помощи оптического эффекта, так называемого круглого дихроизма (circular dichroism), с двух окончаний Y-структуры.
Стоит отметить, что здесь ключевым моментом является практическая реализация молекулярной защелки-считывателя, а именно, довольно простой способ внешнего управления для обеспечения пошаговости в работе программы молекулярного автомата.
Нечто подобное потребуется ученым, которые в будущем займутся разработками полноценных программируемых молекулярных компьютеров.