W jaki sposób biologiczny „komputer”

Спонсор цієї статі - сайт Richinvest.biz - торгуйте бінарніми опціонами з максимальним прибутком!

Przez wiele lat naukowcy starają się przekształcić komórki żyjące w komputerach. Cel ten jest dość logiczne: komórki są zdolne do przechowywania informacji, mechanizm ten jest nieco podobny do znanego pamięci. Zachowanie komórek przylega do wewnętrznej części programu, która określa, jaka powinna być reakcja na różne bodźce. Ponadto zadziwiającą szybkość komórki mogą wykonywać pewne operacje.

Każda komórka - jest dość skomplikowany pod względem struktury fizycznej, która jest teoretycznie zdolny do samodzielnego pełnienia roli wystarczająco potężne jednostki obliczeniowej. Jednocześnie komórki są bardzo małe, w najmniejszej przestrzeni fizycznej może być „opakowane” w milionach. W praktyce, zachowanie programu komórkowej nie jest trudniejsze niż programowanie zachowanie komputera cyfrowego.

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) uporać się z możliwości uczenia się, które są brzemienne w tak zwanych „biologicznych” komputerów, które są oparte na żywych komórkach. Należy zauważyć, że badania na ten temat odbyła się już na MIT. W 2013 roku ta sama grupa naukowców rozpoczęła badania, które stanowiły podstawę dla rozwoju biologicznego „machiny państwowej”.

Stan maszyny (lub maszyna stanów) jest najbardziej zrozumiałe (choć niekoniecznie proste) forma modelu komputera lub komputera. Maszyna ta kontroluje przepływ jakichkolwiek zespołów. Lista zespołów końcowego stanu maszyny jest ściśle określona, ​​zmiana stanu może być wykonane ze zmiennych wejściowych. Klasycznym przykładem automatu skończonego - wspaniała automaty.

W swojej pracy naukowcy z MIT przy użyciu szczepu E. coli. Jego lekko zmodyfikowany tak, że można go dostosować do konkretnego „sekwencji docelowej” w całym genomie. Naukowcy użyć określonej kombinacji sygnałów chemicznych, stare i dobre techniki inżynierii genetycznej stosowane do komórek specyficzne uwalnianie „rekombinazy” - typ enzymu można odwrócić orientację ustalonego obszaru DNA lub całkowicie go usunąć. Kombinatorycznej działania enzymów, a ich współdziałanie z krótkich sekwencji docelowych jest dokładnie podstawę obliczeń „” zdolność komórek biologicznych.

Jako wielkość prawdopodobnie pewien czynnik chemiczny. W odpowiedzi na wejście czynnika rekombinazy jest lub usunąć go lub odwrócenie jej fragmentem genomu. A najważniejsze jest to, że część samego genomu zawiera cele, które określają dalsze opcje kombinatorycznej krawaty. Zatem efekt każdej rekombinazy zmiany warunków otoczenia, w którym obok rekombinazy jest aktywowana, a także, co z kolei sprawi, że zmiany w interakcji z genomem.

Reakcje łańcuchowe wprowadzenia każdego nowego zmiennej ma być przechowywany w bakteryjnych sekwencji DNA. Usuń je, można sobie wyobrazić za pomocą sekwencjonowania genomu. W swoich badaniach naukowcy wykorzystali specjalnie kolorowe białka fluorescencyjnego. On przedstawia sekwencję komórek warunków w czasie rzeczywistym. Jednak bez dwuznaczności być już nie może. W eksperymentalnych stanów maszynowych biologiczny zaangażowany tylko trzy kolory fluorescencyjne - czerwony, zielony i niebieski. Są łatwo widoczne i umożliwiać łatwe stanu różnicowania komórki.

Komórki początkowo podatne na programowaniu, więc w genomie i jest przechowywany w postaci ogromnej informacji biologicznej. Komputer utworzyć oparty na komórkach umożliwia dogłębne poznanie metod badawczych dawna stosowane wewnątrzkomórkowe mechanizmy biologiczne. Ale to rodzi kolejne pytanie. Co można zrobić za pomocą programowalnego komórce lub, najlepiej, z połączonym grupy komórek? Innymi słowy, mamy już komputery. Dlaczego warto z powrotem do „wyważać otwartych drzwi”, ale na podstawie żywej komórki?

ekspresja genów zachodzi bardzo szybko, ale nowoczesne procesory komputerowe działają szybciej. A nawet z wykorzystaniem markerów fluorescencyjnych do odczytu informacji z komórek procesu nigdy nie będzie tak skuteczny jak przekazywanie impulsów elektrycznych przewodowych sposób.

Ale w tym wieku jedna z głównych zalet rozmaitych form życia na nowoczesnej technologii jest efektywność energetyczna. W rzeczywistości, w celu zapewnienia funkcjonowania algorytmów sztucznej inteligencji każdego roku wymaga dużo gigawatogodzin energii elektrycznej. Jest to o wiele łatwiejsze i niedrogie rozwiązanie problemu energetycznego, w przypadku korzystania z osiągnięć biotechnologii. Może E.coli prędkość obliczeniowa równa będzie tylko jedna tysięczna co centrum danych Google. Ale każdy superkomputer elektrycznej w centrum danych każdego roku kosztują miliony dolarów, a bio-komputer działa tylko kosztem tanim naturalnym procesie metabolizmu.

Należy pamiętać, że komórki biologiczne różnią się od komputerów. Choć w zasadzie nie wiem, co można zrobić w oprogramowaniu z siecią milionów lub nawet miliardów prostych maszyn biologicznych. Nawet jeśli każdy komputer w sieci będzie stosunkowo powolny i ograniczony, technologia nadal może dostarczyć skutecznych metod ich stosowania. Na przykład, mogą być wykorzystane do trasowania miliony pakietów danych lub silnego szyfrowania danych, który będzie barierą ochronną w sieci informacyjnej jakiegokolwiek narodu.

W tej chwili nie wiadomo, czy Simple Machines biologiczne dalej rozwijać, czy będą one w stanie produkować historycznie istotny wpływ na nowoczesnych systemów półprzewodnikowych. Może specjalny rewolucja technologiczna nie działa, ale potencjał na przyszłość w komputerach biologicznych, oczywiście, że jest.

Otwórz konto do akcji spółek high-tech handlu.