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怎麼下井字棋

生活 更新时间:2024-10-13 07:12:54

加州理工學院的科學家們使用的是一種被稱作DNA折紙(origami)的技術,設計出了世界上尺度最小的井字棋——棋盤的寬度大概600納米。

大家可能對“納米”這個單位的尺度認知有限,我們做一個直觀的對比:小孩子的頭發絲大概有0.04毫米(40000納米)那麼粗,也就是說這盤棋大概就0.015根小孩子的頭發的直徑那麼寬。

學過中學生物的朋友們都知道,DNA有A/T/C/G四種遵循互補原則的堿基。

折紙技術的核心,是在在計算機建模下利用堿基的配對,借助數條短鍊将一條長鍊DNA進行來回折疊,從而讓DNA組裝成特定的納米結構。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)1

“折紙”技術可以用DNA凹出一些特定的形狀

或者說得更簡單一點,這個技術能夠把形貌各異的DNA鍊條像樂高積木一樣堆來堆去,組裝成一個有着特殊結構和功能的“新産品”。

比如設計出密集而微小的電路結構,又或者用這些納米尺度的零件裝配出用于醫療的微型機器人。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)2

拟人化效果大概是這樣

但過去用DNA構建這類機器人時,有一個突出的問題是怎麼開發出能夠控制DNA納米結構的機制,将這些配件組合在一起實現更系統的功能。

也就是怎樣給“機器人”的行為邏輯進行編程。

加州理工學院的生物工程團隊一周前的這篇論文,開發了一個可以讓DNA磚塊位移的機制,讓這些DNA磚塊可以在更複雜的系統中産生級聯反應。

不過在展示效果的時候,科學家們選擇了非常Geek的展示方式,就有了上面我們看到的,在DNA上下出的井字棋。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)3

衆所周知,井字棋是一款簡單的遊戲!

這盤DNA井字棋的棋盤由9個DNA磚塊組裝,每塊“磚”的邊緣都有特殊的“膠水”,“玩家”在含有這些棋盤的試管中輪流添加标記為“X”或者“O”的DNA磚塊來“下棋”。

因為這些“棋子”被編程過,所以特定的“X”和“O”隻會滑入棋盤上的特定位置,取代那裡的空白瓷磚,就像下面的動圖顯示的那樣。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)4

看上去你來我往,實際上下一步天都黑了

在這局可能是人類曆史上規模最小的棋類遊戲中,選擇“X”的那方獲得了勝利。

不過,這套DNA井字棋不僅是最小的,可能還是最硬核的。因為重新排列DNA需要時間,玩一局大概要花上六天,《文明6》都要甘拜下風。

這不是加州理工學院的科學家們第一次這麼玩了。

大概一年前,這個團隊展示了自己第一個DNA折紙項目——用預先設計好圖案的DNA磚塊,拼接出了世界上最小的蒙娜麗莎像。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)5

這裡插句嘴八卦一下,負責這個項目的科學家Lulu Qian是一位年輕的華人女性,據傳是錢學森的孫女。同時,她也是最近這篇“井字棋”論文的作者之一。

他們先把蒙娜麗莎的畫像劃分成了無數的小方塊,然後再用DNA折紙技術在每一個正方形上将基因鍊折疊成想要的圖案,最後用特殊的“膠水”将DNA磚塊們鍊接在了一起。

怎麼下井字棋(下一盤世界上最小的井字棋)6

雖然實際效果和預期動畫有點偏差

這幅用DNA磚塊拼接出的《蒙娜麗莎》寬度為700納米,大概是《蒙娜麗莎》原畫尺寸的七十六萬分之一。

按照這個研究的進度(和科學家們的玩興),說不定将來我們還真的能在DNA的尺度上玩《文明》呢。

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