ДНК-компьютер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

ДНК-компьютер —

ДНК и применяющая к ним технологии молекулярной биологии для выполнения вычислительных операций.[1]

История

В

компьютерные архитектуры
требуют множества вычислений с опробованием каждого варианта.

Метод

закодирован
нужный ответ.

Проблемы, возникающие при этом:

  1. Требуется чрезвычайно трудоёмкая серия реакций, проводимых под тщательным наблюдением.
  2. Существует проблема масштабирования задачи.

Биокомпьютер Адлемана 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 Адлемана для решения задачи обхода не 7 пунктов, а около 200, масса количества ДНК, необходимого для представления всех возможных решений превысит массу нашей планеты.

В 2002 году исследователи из Института Вейцмана в Реховоте, Израиль, представили программируемую молекулярную вычислительную машину, состоящую из ферментов и молекул ДНК.[3] 28 апреля 2004 года, Эхуд Шапиро, Яаков Бененсона, Биньямин Гил, Ури Бен-Дор и Ривка Адар из Института Вейцмана сообщили в журнале «Nature» о создании ДНК-компьютера с модулем ввода-вывода данных.[4]

В январе 2013 года исследователи смогли записать в ДНК-коде несколько фотографий

звуковой файл.[5]

В марте 2013 года исследователи создали транскриптор (биологический транзистор).[6]

В 2019 группой молекулярных биологов под руководством Чунлея Го из Рочестерского университета создали на основе ДНК вычислительную систему, способную извлекать квадратные корни из 10-битных чисел.[7]

Принцип работы

Нити

лигазами. Таким образом, ДНК-компьютеры могут хранить и обрабатывать информацию. Также, химические реакции на разных частях молекул проходят независимо, параллельно, что обеспечивает высокую скорость вычислений.[8]

Конечный биоавтомат Бененсона-Шапиро

Конечный биоавтомат Бененсона-Шапиро — технология многоцелевого ДНК-компьютера, разрабатываемая израильским профессором Эхудом Шапиро[англ.] и Яаковом Бененсоном 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
.

См. также

Примечания

  1. Рогожин Ю.В. Универсальные вычисления // Математические вопросы кибернетики. Вып. 8. Сборник статей / под ред. О.Б. Лупанова. — М., Наука, Физматлит, 1999. — 320 с. — ISBN 5-02-015318-4 — с. 147-190
  2. doi:10.1126/science.7973651. — Bibcode1994Sci...266.1021A. — PMID 7973651. — The first DNA computing paper. Describes a solution for the directed Hamiltonian path problem. Also available here: Archived copy. Дата обращения: 21 ноября 2005. Архивировано
    6 февраля 2005 года.
  3. Lovgren, Stefan. Computer Made from DNA and Enzymes. National Geographic (24 февраля 2003). Дата обращения: 26 ноября 2009. Архивировано 6 сентября 2015 года.
  4. DNA stores poems, a photo and a speech | Science News. Дата обращения: 20 декабря 2018. Архивировано 27 июля 2013 года.
  5. 20 декабря 2018 года.
  6. ДНК извлекла корень из 900. Дата обращения: 22 января 2020. Архивировано 25 января 2020 года.
  7. ДНК-логика как основа биокомпьютера. Дата обращения: 9 сентября 2015. Архивировано 21 сентября 2015 года.

Ссылки