Forscher bauen denkendes DNA-Gehirn

Am California Institute of Technology (Caltech) haben Wissenschafter das erste, künstliche neurale Netzwerk aus DNA-Molekülen gebaut. Ein entsprechendes Papier übermittelte das Forscherteam bereits am 21. Juli an das Fachjournal Nature. Die vier aus 112 DNA-Strängen bestehenden Neuronen waren in der Lage, einfache Rätsel richtig zu lösen.

Strangverschiebung

Das Netzwerk verfügt über einen simplen Eingabe-Ausgabe-Mechanismus, der über im Wasser schwimmende, künstliche DNA-Stränge funktioniert. Diese docken beim Inputvorgang an andere Stränge mit gleicher Basenpaarstruktur an. Dabei löst sich an anderer Stelle eine andere DNA-Kette, was als Output registriert wird. Mit dieser Technik konnte man am Caltech bereits den weltgrößten DNA-Schaltkreis realisieren, der Quadratwurzeln berechnen konnte.

Die neue Entwicklung kann jedoch komplexer „denken“. Die Forscher trainierten das Netzwerk mit einem Logikspiel, in dem es anhand von Ja-Nein-Fragen über vier verschiedene Teammitglieder selbige erkennen musste. Gefüttert wurde das Netzwerk mit einem unvollständigen Antwortset, das durch verschiedene DNA-Stränge repräsentiert wurde. Das künstliche Hirn wurde 27 Mal geprüft und lag mit jeder einzelnen Antwort richtig.

Intelligente Zellen

Jedoch arbeitet das Neuronennetzwerk noch ziemlich langsam: Acht Stunden benötigte es, um die Personen korrekt zu identifizieren. Am Caltech sieht man zukünftig viele Einsatzmöglichkeiten, etwa die Implementation in Zellen zur Erkennung von Krankheiten.

„Unsere Resultate legen nahe, dass diese Technik der Strangverschiebung genutzt werden könnte, um autonome, chemische Systeme mit der Fähigkeit zur Erkennung von Mustern molekularer Prozesse, zur Entscheidungsfindung und zur Reaktion auf ihre Umwelt auszustatten“, schreibt die am Projekt beteiligte Wissenschafterin Lulu Qian in Nature.