В США разработали компьютер, позволяющий определить качество воды.

В развитых странах уделяется большое внимание экологическим проблемам. В рамках программы по предотвращению климатических изменений и повышению безопасности обеспечения людей водными ресурсами, ученые разрабатывают новые системы и устройства, которые могут быть успешно внедрены в процесс водоподготовки и канализации. Ученые Северо-Западного университета разработали портативное устройство, которое позволяет в течение нескольких минуть оценить качество водопроводной воды.

Как компьютер оценивает качество воды

Инновационный прибор работает на основе мощных генетических сетей, которые можно запрограммировать. Такие системы позволяют полностью воспроизвести функциональность электронной микросхемы.

Схема на основе ДНК работают за счет встроенных бесклеточных молекул, которые выполняют функцию аналого-цифрового преобразователя. На входе в устройство формируется аналоговый сигнал, который после обработки преобразуется в цифровой выход, который уже можно вывести на элементы световой индикации.

Прибор оснащается восьмью подсвечиваемыми шкалами. При наличии загрязнения подается зеленый сигнал. Количество светящихся элементов будет соответствовать степени загрязненности воды. Минимальные значения сигнала соответствуют следовому уровню загрязнения, максимальное – сильному загрязнению.

Каждый световой индикатор запрограммирован таким образом, чтобы обеспечить включение элемента при достижении определенного уровня загрязнения. Самый чувствительный элемент продолжает светиться при наличии следующего уровня, а второй будет также сигнализировать о загрязнении в случае загорания третьего и последующих индикаторов.

Инновационная система испытана и может уже сегодня использоваться как частными лицами, так и организациями. Программируемые микросхемы на ДНК-вычислителях могут успешно использоваться и в других областях диагностики.

Предшественники ДНК-анализатора

Предшественником ДНК-анализатора является система, разработанная в 2020 году, которая могла быть использована для одновременного определения до 17 загрязнителей в одной капле воды. Устройство также обладало функцией световой индикации при обнаружении опасных веществ в жидкой среде. Первое устройство определяло загрязнение посредством молекулярного механизма на основе ДНК, РНК, белков и клеток. Такие «вкусовые рецепторы» позволили существенно продвинуться в направлении повышения чувствительности оборудования, регистрирующего опасные вещества в водной среде.

«Молекулярный мозг»

В качестве биосенсора ученые также использовали бактерии, которые могут реагировать на опасные вещества в воде. Такая система позволяет успешно улавливать загрязнители в жидкости и передавать информацию о их наличии логической схеме, которая выводит информацию на дисплей. Точная настройка системы позволяет выводить информацию о степени загрязненности водной среды. Таким образом «молекулярный мозг» самостоятельно оценивает и обрабатывает полученную информацию.

Преимущества практического применения системы

Применение ДНК-компьютера для оценки качества воды позволит получить следующие преимущества:

• Сохранить здоровье людей. Потребители коммунальных услуг могут ежедневно определять качество водопроводной воды. При обнаружении отклонения от нормы можно своевременно прекратить пить опасную жидкость и обратиться к поставщику коммунальных услуг с претензией.
• Оценить качество применяемых технологий при очистке сточных вод. Современные технологии позволяют осуществить качественную водоподготовку даже из очень загрязненной жидкости. Применение новой системы на основе ДНК-сенсоров позволит более эффективно оценить работу очистных сооружений.

Готовое к применению устройство не занимает много места, а стоимость изделия не слишком высока. Эти качества также будут способствовать массовому внедрению эффективных систем по определению качества питьевой воды.