Что такое ДНК - компьютер?
ДНК – КОМПЬЮТЕР
http://ru.wikipedia.org/wiki/ДНК-компьютер
Биокомпьютер Эдлмана
В 1994 году Леонард Эдлман (en:Leonard Adleman), профессор университета Южной Калифорнии, продемонстрировал, что с помощью пробирки с ДНК можно весьма эффектно решать классическую комбинаторную «задачу о коммивояжере» (кратчайший маршрут обхода вершин графа) . Классические компьютерные архитектуры требуют множества вычислений с опробованием каждого варианта.
Метод ДНК позволяет сразу сгенерировать все возможные варианты решений с помощью известных биохимических реакций. Затем возможно быстро отфильтровать именно ту молекулу-нить, в которой закодирован нужный ответ.
Проблемы, возникающие при этом:
1.Требуется чрезвычайно трудоемкая серия реакций, проводимых под тщательным наблюдением.
2.Существует проблема масштабирования задачи.
Биокомпьютер Эдлмана отыскивал оптимальный маршрут обхода для 7 вершин графа. Но чем больше вершин графа, тем больше биокомпьютеру требуется ДНК-материала.
Было подсчитано, что при масштабировании методики Эдлмана для решения задачи обхода не 7 пунктов, а около 200, вес ДНК для представления всех возможных решений превысит вес нашей планеты.
Конечный биоавтомат Шапиро
Конечный биоавтомат Шапиро — технология многоцелевого ДНК-компьютера, разрабатываемая израильским профессором Эхудом Шапиро (en:Ehud Shapiro) из Вейцмановского института.
Его основой являются уже известные свойства биомолекул, таких как ДНК и ферменты. Функционирование ДНК-компьютера сходно с функционированием теоретического устройства, известного в математике как «конечный автомат» или машина Тьюринга.. .
А что Вы знаете о ДНК - компьютере?
ДОПОЛНЕНИЕ № 1.
* * *
Создан "ДНК-компьютер"
14.01.2000
Ученые из университета Висконсина в Мэдисоне создали "ДНК-компьютер" из нитей синтезированной ДНК, от которых они добились осуществления математических расчетов.
Практического применения этому недолго живущему химическому компьютеру пока не нашлось, однако изобретение выводит саму идею компьютеров, построенных на ДНК, из разряда научной фантастики. Пока изобретение представляет собой "род неавтоматизированного компьютера", говорят исследователи, но в будущем ученые надеются добиться автоматизации его работы. Ученые из Мэдисона рассчитывают использовать возможности ДНК и РНК, благодаря которым они содержат в себе сложные проекты будущих живых организмов, для хранения данных и осуществления сложных расчетов. Как сообщает Associated Press, пока же созданный "ДНК-компьютер" решает задачу про четыре порции пиццы для четырех человек с четырьмя возможными комбинациями ингредиентов - задача с 16 возможными ответами. "РНК-компьютер", разработанный в Принстоне, умеет решать задачу с 512 вариантами решений.
ДОПОЛНЕНИЕ № 2.
* * *
Создан самый быстрый ДНК-компьютер
дата: 18.10.2006
В настоящее время учеными активно ведется поиск альтернативы современным полупроводниковым технологиям. Значительное внимание уделяется биотехнологиям. Организовываются экспериментальные вычисления при помощи клеток, вирусов, биомолекул и пр. Особое место принадлежит ДНК-процессорам. ДНК-процессоры на уровне отдельных молекул работают очень медленно, но зато с их помощью можно организовывать параллельные вычисления, что дает перспективы по наращиванию производительности, а так как потребляемая мощность таких процессоров мизерная, то очевидны преимущества над полупроводниковыми технологиями. Ученые Колумбийского университета Нью-Йорка и университета Нью-Мексико сообщили о создании ДНК-компьютера, способного проводить самую точную и быструю диагностику таких вирусов, как вирус Западного Нила, куриного гриппа и др. Они представили первую интегральную ДНК-схему со средней степенью интеграции, которая на данный момент является самым быстрым устройством такого типа. Пока что такие компьютеры могут применяться исключительно в научных целях, в частности в медицине, биологических исследованиях и др. Но, по словам ученых, через 10-15 лет ДНК-компьютеры смогут заменить кремниевые и в настольных ПК. Изобретению дали название MAYA-II (Molecular Array of YES and AND logic gates).
ДОПОЛНЕНИЕ № 3.
* * *
Плиточная модель ДНК - компьютера и алгоритмов вычислений
Существует задача об отыскании набора геометрических фигур на плоскости (плиток), которыми Евклидова плоскость может быть покрыта только непериодическим образом. В 1961 г. было показано, что невозможно создать алгоритм, который определяет, можно ли покрыть плоскость при помощи заданного набора плиток, или нет. Позже был предъявлен набор из 20426 плиток, которыми можно покрыть плоскость только непериодически. В дальнейшем количество плиток было сокращено сначала до 104, а затем и до 6, и, наконец, до двух.
Интересен следующий факт: Р. Пенроуз получил свой набор из 2-х плиток путем различных манипуляций разрезания и склеивания над набором Робинсона из 6 плиток.
В свете мысли о задаче покрытия и мысли об экспериментах Э.Винфри, в которых исходным материалом служат наборы плиток, которые затем преобразуются в молекулы ДНК, рождается идея о разработке парадигмы ДНК-вычислений именно в «плиточных терминах». При этом ДНК-вычислитель будет представлять собой клеточный автомат из клеток произвольной формы, а локальные правила взаимодействия клеток будут определяться их формой. С одной стороны, такой автомат будет дискретным, т.к. будет состоять из отдельных взаимодействующих плиток, и к нему будет применимо понятие шага. А с другой стороны, локальные правила задаются за счет непрерывной формы границы взаимодействующих плиток. Данный подход сразу же обеспечивает возможность описания параллельных процессов, которые изначально присущи ДНК-вычислителю.
Уважаемый Valery NOX!
Конечно же ДНК компьютер - это прорыв в новой элетронно - вычислительной технике.. .
Один такой компьютер - это больше объем информации, чем во всей Силиконой Долине, а также в одном миллиарде современных персональных электронно - вычислительных машинах (компьютерах и ноутбуках).. .
Сегодня лидером в разработках такого компьютера являются женщина - Доктор Кейтлин Фольц (США) , адьюнкт - профессор отделения молекулярной биологии, цитологии, эмбриологии Университета штата Калифорния (Санта - Барбара) , ведутся такие же работы в Институте биологии моря, в других НИИ, контролирует такие работы в США - Национальный фонд научных исследований, куратор таких научно - исследовательских и внедренческих работ Управление национальной разведки (УНР) (National Reconnaissance Office). возглавляет эти работы заместитель директора УРН Деннис Фицжеральд (Dennis Fitzgerald).
Первые праобразы молекулярных компьютеров (это никак не компьютера Ай-Би-Эм или Компак) - а напротив груда проводов, пробирки, и т. п. в комнате размером с тенисный корт и напоминают эти процессора устройства типа машинки размером "и - Мак", конечно же есть и современные мониторы и клавиатуры. и принтера, и сканеры, а кроме этого есть множество прозрачных больших колб в которые погружены в пенистую желеообразную среду, как русская икра, серебристо - голубые капсулы с гелем и ДНК. В стеклянные крышки таких колб (кюветов) врезаны эмалированные пластины, объединяющие гроздья таких капсул, от них тянутся трубочки и проводы к клавиатурам, мониторам, принтерам и прочей переферии.. .
Уважаемый Valery NOX!
Работы по созданию ДНК - компьютера ведутся более 14 лет, еще 5 - 7 лет и новый мощный ДНК - компьютер будет создан.
Так, ученые Колумбийского университета (Нью-Йорк) совершили большой прорыв в работе над созданием ДНК-компьютера, в котором роль традиционных полупроводниковых микросхем возьмут на себя цепочки ДНК.
MAYA-II (Molecular Array of YES and AND logic gates, молекулярная матрица логических операторов "ДА" и "И") в четыре раза больше своего предшественника MAYA-I, созданного этой же группой три года назад, и содержит более сотни ДНК-наносхем.
Тестирование компьютера проводилось с помощью игры "крестики-нолики" против соперника-человека. MAYA-II выигрывал в подавляющем большинстве случаев.
MAYA-II представляет собой 9 культуральных лунок, расположение которых напоминает сетку "крестиков-ноликов". В каждой лунке находится раствор, содержащий фрагменты ДНК, меченые красным или зеленым флуоресцентным красителем.
Компьютер всегда начинает игру, активируя центральную лунку. Вместо нажатия кнопок на клавиатуре или поворота джойстика второй игрок делает ход, добавляя в одну из лунок цепочку ДНК. Выбранная лунка реагирует зеленой флуоресценцией. Это, в свою очередь, стимулирует ответный ход со стороны компьютера, проявляющийся в красной флуоресценции одной из оставшихся лунок.
Игра продолжает до тех пор, пока компьютер не выиграет, при этом на каждый ход затрачивается около 30 минут.
Руководитель исследовательской группы вирусолог Джоанн Макдональд (Joanne Macdonald) поясняет, что, хотя ДНК и не может соревноваться с кремнием в быстродействии, достоинство изготовленных на ее основе наносхем заключается в возможности использовать их в жидкой среде, например, в образце крови, и принятия решений на уровне единичной клетки.
Только одно, что это полный бред. Если ты представляешь себе, что такое ДНК и ферменты, поймешь сам.