Komputasi DNA : Superkomputer Alam Seluler

Elektron-elektron segera bertenaga, bekerja, dan bersinergi ketika tombol berlambang kode biner (0-1) itu kutekan. Mereka berlarian dalam grid papan elektronik dan berpindah dari satu terminal ke terminal lain, terminal suplai daya, terminal memori, terminal penyimpan data, dan akhirnya ke terminal logika, tempat sang prosesor bersemayam. Seketika, proses pemeriksaan komponen-komponen perangkat keras diperiksa dengan identifikasi bahasa dunia elektron, selanjutnya komponen lunak bernama sistem operasi yang merupakan manifestasi dari dunia elektron dibangkitkan dengan bahasa pemrograman yang lebih manusiawi. Elektron bekerja sangat indah dan memesona, sangat cepat, dan efisien. Lihat bagaimana mereka bekerja menyampaikan perintah dalam hitungan mikro detik dalam barisan data angka, kata, frase, suara, gambar, ataupun video. Berbagai problema ataupun dilema kompleks matematika teoritis bahkan dengan cepat diselesaikan. Komputasi elektron abad ini merupakan loncatan besar pemikiran manusia, sejak nenek moyang mereka, mesin ENIAC diciptakan puluhan tahun silam. Namun tahukah kalian kalau abad kekuasaan elektron-elektron penguasa grid ini suatu saat akan tergantikan?

Kini ilmuwan tengah mencari alternatif pengganti elektron dalam transmisi data. Ada yang mengklaim menggunakan foton lebih baik, menggunakan kinetika panas, fenomena alam atomik seperti mekanika kuantum, ataupun penghuni alam molekuler, nukleotida jauh lebih unggul. Semua metode baru ini digunakan untuk mencari solusi baru dalam dimensi kecepatan dan tenaga pemrosesan data. Sekali lagi benarlah penilaian Al-quran terhadap manusia, bahwa mereka adalah makhluk yang tidak pernah bisa puas. Terobosan unik dan mutakhir akhir-akhir ini adalah penggunaan nukleotida dalam teknologi komputasi yang diklaim sebagai Komputasi DNA. Hal yang menjanjikan bagi dunia sains dan peradaban manusia kedepan.

Disiplin ilmu yang mensinergiskan pekerjaan alam biner dan alam molekuler ini sejatinya sudah ada sejak masa-masa awal pembuatan mesin komputasi dan penemuan struktur ganda DNA. Dunia komputasi lebih awal menyumbangkan hasil pemikirannya, dalam bentuk disiplin ilmu Komputasi Biologi dan Bioinformatika dan cabang-cabang barunya dalam dekade yang baru ini. Namun di lain pihak, fenomena molekuler juga memberikan inspirasi yang memesona, sebut saja teori algoritma kecerdasan buatan yang menggunakan prinsip genetika, yang dikenal sebagai Genetic Algorithm dan salah satu inspirasi besar beberapa tahun terakhir ini yaitu Komputasi DNA.

Komputasi DNA dirumuskan oleh Leonard M. Adleman pada tahun 1994 (1) ketika dia mempublikasikan hasil risetnya. Dalam penelitiannya, ia mengklaim dapat menyelesaikan masalah komputasi yang cukup terkenal dalam bidang matematika komputasi yaitu Hamiltonian path problem atau yang lebih dikenal dengan nama TSP (The Traveling Salesman Problem). Solusi problema TSP pada hakikatnya adalah menemukan rute paling cepat diantara beberapa kota yang akan dijelajahi sang salesman, namun untuk setiap kota hanya ada satu perjalanan bagi sang salesman. Semakin banyak variabel "Kota" yang digunakan semakin rumit komputasi yang dilakukan. Adleman menggunakan 7 kota dan berhasil memecahkan problema itu menggunakan konsep komputasi baru yang terilhami dari sosok penguhuni alam molekuler, DNA. Dia menggunakan 4 kodon DNA untuk memetakan fungsi sebuah kota dan unik untuk masing-masing kota. Kemudian interaksi masing-masing kota akan dipetakan oleh sebaris sekuen DNA. Selanjutnya proses alamiah interaksi DNA akan bekerja, pembentukan ikatan hidrogen antara basa DNA yang saling komplemen, proses perbanyakan diri melalu rantai PCR, dan pemisahan diri dengan elektroforesis. Hasil akhirnya adalah pemilihan rangkaian DNA yang memetakan seluruh baris sekuen masing-masing kota. Bakat DNA ternyata bisa digunakan dalam menyelesaikan masalah yang sering digeluti oleh elektron di dalam grid. Rangkaian proses laboratorium yang kompleks dalam penyelesaian masalah simpel ini mungkin sedikit merepotkan, tetapi bagi dunia komputasi masa depan, ini adalah sebuah revolusi.

Beberapa kemampuan alami yang dimiliki DNA sehingga iya cocok menjadi penerus generasi elektron, antara lain yaitu: memiliki ukuran yang dapat dibedakan menurut data densitas dan ukurannya lebih besar 100.000 kali lipat dibanding densitas teknologi penyimpanan data saat ini (DNA sebesar 1jt GB sedangkan magnetik disk 7GB), merupakan molekul yang memiliki ketahanan yang andal, informasi yang tersimpan didalamnya dapat bertahan dengan baik selama ribuan tahun. Pada tahun 2008, sekitar 80% sekuen genome Mammoth yang hidup ribuan tahun lalu berhasil dibaca dari fosil rambutnya. DNA juga memiliki mekanisme alami dalam pengecekan adanya error, DNA yang komplementer akan selalu dicek apakah sudah sesuai pasangannya atau belum. Kedahsyatan DNA menunggu ribuan tahun pengetahuan manusia agar dapat membuka satu demi satu rahasianya. Sungguh indah dan brilian bakat DNA. Maha suci Allah, tuhan segala pencipta, pencipta DNA dan kita manusia.

Leonard M. Adleman (1994-11-11). “Molecular Computation of Solutions to Combinatorial Problems.” Science, 266 (11): 1021–1024.