MALANG - DNA-based computer atau komputasi DNA (DNA computing) merupakan penggunaan molekul biologi seperti DNA untuk melakukan operasi komputasi alih-alih menggunakan chip silikon. Komputasi yang dimaksud mencakup melakukan pemecahan masalah melalui langkah-langkah komputasi pada umumnya, seperti input, memprosesnya, dan menghasilkan output yang diinginkan. Tentunya komputer jenis ini belum beredar di pasaran dan masih dalam proses pengembangan. 

Ide ini muncul sebagaimana diketahui materi genetik mampu menyimpan milyaran informasi bahkan dengan ukuran yang sangat kecil hingga nanometer. Komputer DNA akan mampu menyimpan miliaran kali lebih banyak data daripada komputer yang ada sekarang. Informasi dalam komputer tradisional menggunakan alfabet biner (1 dan 0), sedangkan komputasi DNA direpresentasikan menggunakan empat karakter alfabet genetik A (adenin), G (guanin), C (sitosin), dan T (timin). Hal ini dapat diperoleh melalui sintesis molekul DNA pendek dengan urutan diatur sesuai keinginan. Dalam contoh yang paling sederhana, input algoritma diwakili oleh molekul DNA dengan urutan tertentu, diikuti dengan instruksi oleh operasi laboratorium pada molekul seperti menyortirnya menurut panjangnya atau memotong untaian yang mengandung urutan tertentu. Sehingga hasilnya didefinisikan sebagai beberapa properti dari set akhir molekul (seperti ada atau tidak adanya urutan tertentu). 

Penemuan Len Adleman pada tahum 1994 menjadi pengebrak komputasi DNA dan menunjukkan dunia bahwa tidak hanya sekedar teori belaka. Melalui serangkaian demontrasi berupa berbagai reaksi biokimia seperti PCR, elektroforesis gel, penggunaan tag. Dia berhasil menyelesaikan persoalan Hamiltonian path menggunakan DNA-based computer. Hingga selanjutnya diiukuti penemuan pemecahan masalah lain, seperti pesoalan NP-complete, 3-SAT, hingga game Tic-tac-toe. 

Keberhasilan Adleman mendukung berkembangnya perkembangan DNA nanoscience. Salah satunya adalah DNA-based memory, dimana sejumlah besar data dapat disimpan dalam sejumlah kecil DNA karena kepadatannya yang sangat tinggi. Hingga satu dekade setelahnya demonstrasi in vitro dapat tercapai. Berkembang juga DNA-based artificial neural network yang dapat mengenali tulisan tangan dengan 100-bit digit. Pada 2021, sebuah tim mengembangkan DNA-based microfluidic chip yang dapat diprogram untuk menyelesaikan berbagai persoalan matematis. Ada pula penemuan 3D printing untuk meniru microfluidic chip yang dapat melakukan operasi logika Boolean yang merupakan dasar dari banyak operasi komputasi.  

Penemuan terbaru menunjukkan DNA-based computer berpotensi untuk mendeteksi  berbagai virus dan penyakit dari sampel air liur. Melalui alat yang terbuat dari DNA-coated beads yang diyakini 100 kali lebih canggih dibandingkan DNA-based computer yang telah ada sekarang, output dari DNA berupa gerakan dari beads yang menggulung atau melebar sebagai respon ada tidaknya virus dapat direkam melalui kamera dengan kaca pembesar dan dianalisis pada komputer. 

DNA-based computer memiliki keunggulan ukurannya yang lebih kecil, dapat diaplikasikan pada lingkungan yang tidak biasa, misalnya untuk mengukur kadar kontaminan dari suatu perairan atau memonitor tanda vital pada tubuh manusia seperti kadar gula darah. Serta sesuai dengan konsep sumber daya yang dapat diperbaharui (renewable source).  

Peneliti berharap DNA-based computer segera dapat diindustrialisasikan. Satu persatu hambatan dalam pengembangannya pun mulai ditemukan. Salah satu kelemahannya  yakni kecepatan pemrosesan yang lambat dari DNA-based computer yang memakan waktu respons dalam hitungan menit, jam atau hari bukan milidetik. Hal ini dapat dikompensasi oleh potensinya untuk membuat multi komputasi yang bekerja secara paralel, sehingga memungkinkan sistem untuk mencapai waktu yang sama untuk perhitungan yang kompleks. Misalnya untuk multi-test deteksi berbagai penyakit dapat dilakukan secara simultan. Suatu kalkulasi sederhana membutuhkan banyak reaksi dan tehnik biokimia dengan berbagai set DNA dapat dibantu dengan ditemukannya algorithmic self-assembly. Kendala lain seperti analisis output yang diberikan oleh komputer DNA dapat dijembatani dengan digunakannya DNA-coated beads, atau fluorescence tag, DNAzymes, atau dipadu padankan dengan kamera dan komputer digital. Kemungkinan penerapan teknologi yang muncul ini akan berdampak pada banyak bidang, misalnya diagnosa medis, penyampaian obat, rekayasa jaringan, energi, dan lingkungan. 

Dari berbagai pengembangan DNA-based computer dari mulai untuk komputasi, penyimpan memori, multi-test kit, hingga chip processor, mana menurutmu yang paling feasible? Mungkin gak sih di masa depan nanti, MinBio kalau mau menyimpan download-an drama tidak lagi pakai flash disk tapi pakai flask disk? Tulis komentarmu di kolom komentar ya! 

Pig : Adleman dan DNA-based computer temuannya (Sumber: University of South California News) 

Referensi :