DNA tietokone
DNA - tietokone on laskentajärjestelmä , joka käyttää DNA - molekyylien laskentaominaisuuksia .
Historia
Vuonna 1994 Etelä-Kalifornian yliopiston professori Leonard Adleman osoitti , että klassinen kombinatorinen " matkustava myyjäongelma " (lyhin reitti graafin kärkien läpi) voidaan ratkaista melko tehokkaasti DNA -koeputkella. [1] Klassiset tietokonearkkitehtuurit vaativat paljon laskentaa ja jokaista vaihtoehtoa kokeillaan.
DNA - menetelmän avulla voit luoda välittömästi kaikki mahdolliset ratkaisut tunnettujen biokemiallisten reaktioiden avulla. Sitten on mahdollista suodattaa nopeasti pois juuri se molekyylilanka, johon haluttu vastaus on koodattu .
Tästä aiheutuvat ongelmat:
- Se vaatii äärimmäisen työläs sarjan reaktioita, jotka suoritetaan tarkassa valvonnassa.
- Tehtävän skaalauksessa on ongelma.
Adlemanin biotietokone etsi optimaalista ohitusreittiä graafin 7 pisteelle. Mutta mitä enemmän graafin kärkipisteitä, sitä enemmän DNA-materiaalia tarvitaan biotietokoneeseen.
On laskettu, että skaalaamalla Adleman-tekniikka ratkaisemaan ongelman ohittaa ei 7 pistettä, vaan noin 200, kaikkien mahdollisten ratkaisujen esittämiseen tarvittavan DNA-määrän massa ylittää planeettamme massan.
Vuonna 2002 Weizmann Institute of Sciencen tutkijat Rehovotissa Israelissa esittelivät ohjelmoitavan molekyylitietokoneen, joka koostuu entsyymeistä ja DNA-molekyyleistä. [2] 28. huhtikuuta 2004 Ehud Shapiro, Yaakov Benenson, Binyamin Gil, Uri Ben-Dor ja Rivka Adar Weizmann Institute of Sciencesta raportoivat Nature -lehdessä , että he olivat luoneet DNA-tietokoneen, jossa on tietojen syöttö/tulostus. moduuli. [3]
Tammikuussa 2013 tutkijat pystyivät DNA-koodaamaan useita JPEG -valokuvia , joukon Shakespeare-sonetteja ja äänitiedoston . [neljä]
Maaliskuussa 2013 tutkijat loivat transkriptorin (biologisen transistorin). [5]
Vuonna 2019 Rochesterin yliopiston Chunlei Guon johtama molekyylibiologien ryhmä loi DNA-pohjaisen laskentajärjestelmän, joka pystyy poimimaan neliöjuuria 10-bittisistä luvuista. [6]
Kuinka se toimii
DNA-juosteet sisältävät neljä typpiemästä : sytosiini , guaniini , adeniini , tymiini . Niiden järjestys koodaa tietoa. Entsyymien avulla tätä tietoa voidaan muuttaa: polymeraasit täydentävät DNA-ketjut ja nukleaasit leikkaavat ja lyhentävät niitä. Jotkut entsyymit pystyvät leikkaamaan ja yhdistämään DNA-säikeitä muiden entsyymien - ligaasien osoittamista kohdista . DNA-tietokoneet voivat siis tallentaa ja käsitellä tietoa. Myös kemialliset reaktiot molekyylien eri osissa tapahtuvat itsenäisesti, rinnakkain, mikä varmistaa suuren laskennan nopeuden. [7]
Benenson-Shapiro äärellinen bioautomaatti
Benenson-Shapiro State Bioautomaat on monikäyttöinen DNA-tietokonetekniikka, jota kehittää israelilainen professori Ehud Shapiro .ja Yaakov Benenson Weizmann-instituutista.
Se perustuu jo tunnettuihin biomolekyylien, kuten DNA :n ja entsyymien ominaisuuksiin . DNA-tietokoneen toiminta on samanlaista kuin matematiikassa " tilakoneena " tai Turingin koneena tunnetun teoreettisen laitteen .
Katso myös
Muistiinpanot
- ↑ Adleman, LM Kombinatoristen ongelmien ratkaisujen molekyylilaskenta // Science : Journal. - 1994. - Voi. 266 , no. 5187 . - P. 1021-1024 . - doi : 10.1126/tiede.7973651 . - . — PMID 7973651 . — Ensimmäinen DNA-laskentapaperi. Kuvaa ratkaisun suunnatun Hamiltonin polun ongelmaan . Saatavilla myös täältä: Arkistoitu kopio . Haettu 21. marraskuuta 2005. Arkistoitu alkuperäisestä 6. helmikuuta 2005.
- ↑ Lovgren, Stefan DNA:sta ja entsyymeistä valmistettu tietokone . National Geographic (24. helmikuuta 2003). Haettu 26. marraskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2015.
- ↑ Benenson, Y.; Gil, B.; Ben-Dor, U.; Adar, R.; Shapiro, E. Autonominen molekyylitietokone geeniekspression loogiseen ohjaukseen (englanti) // Nature : Journal. - 2004. - Voi. 429 , no. 6990 . - s. 423-429 . - doi : 10.1038/luonto02551 . — . — PMID 15116117 . . Saatavilla myös täältä: Autonominen molekyylitietokone geeniekspression loogiseen ohjaukseen
- ↑ DNA tallentaa runot, valokuvan ja puheen | tieteen uutisia . Haettu 20. joulukuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 27. heinäkuuta 2013.
- ↑ Bonnet, Jerome; Yin, Peter; Ortiz, Monica E.; Subsoontorn, Pakpoom; Andy, Drew. Geneettisen logiikan porttien vahvistaminen // Tiede . - 2013. - Vol. 340 . - s. 599-603 . - doi : 10.1126/tiede.1232758 . - .
- ↑ DNA erottaa 900:n juuren . Haettu 22. tammikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 25. tammikuuta 2020.
- ↑ DNA-logiikka biotietokoneen perustana . Haettu 9. syyskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 21. syyskuuta 2015.
Linkit
- DNA-laskelmat. IPM niitä. M.V. Keldysh RAS Arkistoitu 13. heinäkuuta 2007 Wayback Machinessa
 Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |