Jawa Pos Radar Lawu - Bayangkan sebuah komputer yang ukurannya begitu kecil hingga seluruh sistemnya bisa bekerja dalam setetes air. Tidak ada prosesor silikon seperti komputer biasa. Sebagai gantinya, miliaran molekul DNA saling berinteraksi untuk menyelesaikan perhitungan.
Itulah yang dikembangkan para ilmuwan melalui Scaffolded DNA Computer (SDC), sebuah komputer berbasis DNA yang mampu melakukan berbagai perhitungan menggunakan molekul dalam jumlah sangat besar. Sistem ini telah diuji untuk lebih dari 700 perhitungan, termasuk penjumlahan, perkalian, pembagian, hingga pendeteksian kesalahan.
Penelitian mengenai SDC diterbitkan dalam jurnal Nature pada 16 September 2026 dengan judul A thermodynamically favoured molecular computer.
Komputer yang Mengandalkan DNA
Berbeda dari komputer elektronik yang menjalankan perintah melalui rangkaian transistor dan membutuhkan aliran energi terus-menerus, SDC memanfaatkan interaksi antarmolekul.
Sistem ini terdiri atas untaian DNA pendek yang berinteraksi dengan sebuah struktur DNA yang lebih panjang sebagai scaffold atau kerangka. Campuran tersebut ditempatkan dalam sedikit air garam, kemudian dipanaskan dan didinginkan.
Urutan DNA telah dirancang sedemikian rupa sehingga setiap untaian hanya dapat menempel pada bagian tertentu dari scaffold. Dengan mengatur aturan interaksi tersebut, peneliti dapat menentukan jenis perhitungan yang ingin dilakukan.
Damien Woods, profesor ilmu komputer di Maynooth University sekaligus salah satu penulis penelitian, menjelaskan cara kerja sistem tersebut:
"Bagian cerdasnya adalah proses pengikatan berlangsung secara kompetitif: molekul-molekul DNA saling bersaing untuk menentukan pemenang yang berhasil mengikat scaffold. Seluruh proses saling dorong dan persaingan itu membawa informasi sekaligus menjalankan perhitungan."
Setelah proses tersebut berlangsung, sistem akan bergerak menuju konfigurasi yang secara energi paling stabil.
"Pada akhirnya, sistem akan menetap dalam keadaan yang paling disukai secara energi, dan keadaan tersebut menyandikan jawaban dari perhitungan."
Dengan kata lain, interaksi fisik antarmolekul sekaligus menjadi proses komputasinya.
Baca Juga: Chihuahua Ternyata Punya Jejak Gen Coyote, Terungkap dari DNA
Miliaran Molekul Bekerja dalam Setetes Air
Meski perangkatnya sangat kecil, jumlah molekul yang terlibat justru sangat besar.
Dalam satu tetes cairan, sistem dapat berisi miliaran hingga triliunan untaian DNA. Molekul-molekul tersebut berinteraksi satu sama lain untuk menghasilkan hasil perhitungan.
Peneliti memanfaatkan prinsip termodinamika, yaitu kecenderungan sistem fisik bergerak menuju keadaan yang lebih stabil secara energi.
Ketika campuran DNA dipanaskan dan kemudian didinginkan, untaian DNA akan saling bersaing untuk membentuk susunan yang paling stabil. Susunan akhir tersebut kemudian mewakili jawaban dari perhitungan yang telah diprogram.
Karena itu, SDC tidak harus menjalankan perhitungan melalui rangkaian langkah elektronik seperti komputer konvensional.
DNA Bisa Diprogram untuk Perhitungan Berbeda
Peneliti juga dapat mengganti jenis perhitungan dengan memilih kumpulan untaian DNA yang berbeda.
Woods dan Abeer Eshra menjelaskan:
"Setiap program berkaitan dengan sekumpulan untaian DNA. Untuk memprogram perhitungan yang berbeda atau memberikan masukan yang berbeda, kami cukup memilih untaian DNA lain dari lemari pendingin."
Pendekatan ini membuat sistem tersebut dapat diprogram ulang sesuai kebutuhan.
Sudah Diuji Lebih dari 700 Kali
Kemampuan SDC tidak hanya diuji dalam satu eksperimen.
Para peneliti melakukan lebih dari 700 perhitungan menggunakan sistem tersebut. Program yang diuji mencakup penjumlahan, perkalian dengan tiga, pembagian dengan dua, serta pendeteksian paritas delapan bit yang merupakan salah satu metode untuk mendeteksi kesalahan dalam komputasi.
Perhitungan sederhana dapat diselesaikan dalam waktu kurang dari satu menit. Salah satu contoh, operasi 10 + 3 membutuhkan sekitar 30 detik.
Waktu tersebut memang sangat lama jika dibandingkan dengan komputer silikon. Namun, tujuan penelitian bukan membuat komputer yang lebih cepat daripada perangkat elektronik.
Constantine Evans, senior research fellow di Maynooth University dan salah satu penulis penelitian, mengatakan:
"Itu adalah perhitungan sederhana yang bisa Anda lakukan sendiri dengan lebih cepat, sementara komputer silikon dapat menyelesaikannya dalam sekejap."
Ia kemudian menjelaskan mengapa kemampuan tersebut tetap penting:
"Namun, sistem kami hanya menggunakan segelintir molekul, tidak benar-benar mengikuti proses langkah demi langkah yang teratur, tidak pernah melakukan langkah yang tidak dapat dibalik, tetapi tetap menghasilkan jawaban yang benar.
Jika kita membahas komputasi pada tingkat molekuler, menghasilkan perhitungan yang tampaknya sederhana secara andal merupakan hal yang sangat sulit."
Baca Juga: Kucing Kecil Ini Ternyata Spesies Baru, Terungkap Setelah DNA-nya Diteliti
Perhitungan Lebih Rumit Bisa Memakan Waktu 14 Jam
Kecepatan menjadi salah satu keterbatasan utama komputer DNA tersebut.
Jika perhitungannya semakin kompleks, waktu yang dibutuhkan juga meningkat. Salah satu perhitungan dengan angka sekitar 11 juta hingga 34 juta membutuhkan waktu hingga 14 jam untuk diselesaikan.
Meski demikian, para peneliti menilai sistem ini memiliki keunggulan dibandingkan beberapa komputer DNA sebelumnya.
Woods dan Eshra mengatakan:
"Hal ini menunjukkan bahwa sistem tersebut dapat diprogram dan digunakan kembali. Meskipun lebih lambat dibandingkan silikon, sistem ini lebih cepat dibandingkan komputer DNA lainnya."
Selain dapat diprogram, SDC juga dirancang agar bisa digunakan kembali.
Tidak Sekali Pakai
Komputer molekuler sebelumnya sering dirancang untuk eksperimen satu kali atau membutuhkan bahan khusus dan bahan bakar molekuler untuk menjalankan prosesnya.
SDC menggunakan pendekatan berbeda. Molekul DNA dicampurkan dan dibiarkan bergerak menuju kondisi kesetimbangan secara alami.
Menariknya, beberapa program berhasil dijalankan ulang hingga 24 kali. Salah satu eksperimen bahkan dicoba kembali sekitar 1,5 tahun setelah percobaan awal.
Pada saat itu, sistem SDC sebagian telah mengering. Namun, peneliti dapat menjalankan kembali perhitungan setelah menambahkan air.
Abeer Eshra menjelaskan:
"Banyak komputer molekuler hingga saat ini bergantung pada komponen yang disiapkan secara khusus, bahan bakar molekuler untuk mendorong sistem bekerja, atau reaksi yang waktunya harus diatur dengan cermat. Sebaliknya, komputer DNA kami bekerja dengan mencampurkan molekul-molekul tersebut dan membiarkannya bergerak menuju kesetimbangan."
Bukan untuk Menggantikan Komputer Biasa
Meski terdengar seperti calon pengganti komputer silikon, peneliti tidak mengembangkan SDC untuk mengambil alih fungsi laptop atau komputer desktop.
Kecepatan sistem tersebut masih jauh di bawah komputer elektronik modern. Namun, karakteristiknya membuat teknologi ini menarik untuk kebutuhan yang lebih spesifik.
Abeer Eshra mengatakan:
"Komputer molekuler seperti ini tidak dibuat untuk menggantikan komputer elektronik, tetapi dapat digunakan di lingkungan biologis, material pintar, dan penyimpanan data DNA untuk arsip."
Salah satu peluang yang menarik adalah penyimpanan data berbasis DNA. Molekul DNA memang telah lama dipelajari sebagai media penyimpanan informasi karena kemampuannya menyimpan data dalam ukuran yang sangat kecil.
Menurut Eshra, sistem seperti SDC juga berpotensi memiliki mekanisme koreksi kesalahan alami karena informasi tersimpan dalam struktur molekulnya.
Bisa Dipakai di Dalam Sel?
Para peneliti juga menyebut kemungkinan penggunaan komputer molekuler di lingkungan biologis, termasuk perangkat yang suatu saat dapat bekerja di dalam sel hidup.
Namun, bagian ini masih berupa potensi jangka panjang, bukan kemampuan yang sudah diterapkan pada penelitian saat ini. Para ilmuwan masih perlu mengembangkan desain scaffold yang lebih cocok untuk komputasi, memperbaiki metode membaca hasil, serta menguji penerapannya untuk penyimpanan DNA.
Untuk saat ini, SDC terutama menjadi bukti bahwa prinsip termodinamika dapat dimanfaatkan untuk melakukan perhitungan secara molekuler.
Teknologi ini menunjukkan bahwa komputer tidak selalu harus berbentuk papan sirkuit, chip, dan transistor. Dalam skala yang jauh lebih kecil, interaksi miliaran molekul DNA pun dapat dirancang untuk menghasilkan jawaban dari sebuah perhitungan.
(Silva Yudia Azizah, Magang Universitas Negeri Surabaya)
Editor : Tim Content Writer Radar LawuSumber : livescience