«ԴՆԱ համակարգիչներ»–ի խմբագրումների տարբերություն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Դիտել պատմությունը
← Նախորդ տարբՀաջորդ տարբ →
Content deleted Content added
ՎիզուալԵլատեքստ
չ Bot: Migrating 21 interwiki links, now provided by Wikidata on d:q177126 (translate me)
չ clean up, replaced: : → ։ (35) oգտվելով ԱՎԲ
Տող 1. Տող 1.
“DNA համարկիչները” դրանք համկարգիչներ են, որոնք օգտագործում են [[DNA]], [[բիոքիմիա]] և [[մոլեկուլյար կենսաբանություն]] ավանդական սիլիկոնային հիմքով [[համակարգչային]] [[տեխնոլոգիայի|տեխնոլոգիաների]] փոխարեն: DNA համակարգիչները, կամ, ավելի պարզ, [[Բիոհամակրգիչները|բիոմոլեկուլային համակարգիչները]], արագ զարգացող միջդիսցիպլինար ոլորտ է: Գիտական հետազոտությունները այս ոլորտում վերաբերում են DNA համակարգիչների տեսության, փորձարկումների և ծրագրերի:
“DNA համարկիչները” դրանք համկարգիչներ են, որոնք օգտագործում են [[DNA]], [[բիոքիմիա]] և [[մոլեկուլյար կենսաբանություն]] ավանդական սիլիկոնային հիմքով [[համակարգչային]] [[տեխնոլոգիայի|տեխնոլոգիաների]] փոխարեն։ DNA համակարգիչները, կամ, ավելի պարզ, [[Բիոհամակրգիչները|բիոմոլեկուլային համակարգիչները]], արագ զարգացող միջդիսցիպլինար ոլորտ է։ Գիտական հետազոտությունները այս ոլորտում վերաբերում են DNA համակարգիչների տեսության, փորձարկումների և ծրագրերի։


==Պատմությունը==
==Պատմությունը==


Այս ոլորտը ի սկզբանե առաջ է տարել [[Հարավային Կալիֆորնիայի Համալսարանի]] աշխատակից [[Լեոնարդ Էլմանի]] կողմից 1994 թվականին: Էդլմանը ցուցադրեց DNA-ի [[հայեցակարգ ապացուցող]] օգուտը, որպես հաշվարկման ձև, որը լուծում էր 7 կետանոց [[Համիլթոնյան ուղու խնդիր]]ը: Էդելմանի առային իսկ փորձերից սկսած առաջխաղացումներ են նկատվել և տարբեր [[Թյուրինգի մեքենաներ]], ինչպես ապացուցվել էր, հնարավոր եր կառուցել:
Այս ոլորտը ի սկզբանե առաջ է տարել [[Հարավային Կալիֆորնիայի Համալսարանի]] աշխատակից [[Լեոնարդ Էլմանի]] կողմից 1994 թվականին։ Էդլմանը ցուցադրեց DNA-ի [[հայեցակարգ ապացուցող]] օգուտը, որպես հաշվարկման ձև, որը լուծում էր 7 կետանոց [[Համիլթոնյան ուղու խնդիր]]ը։ Էդելմանի առային իսկ փորձերից սկսած առաջխաղացումներ են նկատվել և տարբեր [[Թյուրինգի մեքենաներ]], ինչպես ապացուցվել էր, հնարավոր եր կառուցել։


Թեև նախնական հետաքրքրություն էր `օգտագործելով այս նոր մոտեցումը լուծել [[NP-դժվար]] խնդիրներ, շուտով պարզ դարձավ, որ դա չէր կարող լինել լավագույնը պիտանի ձևը այս տեսակ հաշվարկման համար, և մի քանի առաջարկ արվեց այս մոտեցման համար [[killer ծրագիր]] գտնելու ուղղությամբ: 1997թ.-ին համակարգչային գիտնական [[Միցունորի Օգիհարա]]ն, աշխատելով կենսաբան Անիմեշ Ռայի հետ, առաջարկեց մեկը, որպես բուլային սխեմաների գնահատում և նկարագրեց իրականացման ձևերը:
Թեև նախնական հետաքրքրություն էր `օգտագործելով այս նոր մոտեցումը լուծել [[NP-դժվար]] խնդիրներ, շուտով պարզ դարձավ, որ դա չէր կարող լինել լավագույնը պիտանի ձևը այս տեսակ հաշվարկման համար, և մի քանի առաջարկ արվեց այս մոտեցման համար [[killer ծրագիր]] գտնելու ուղղությամբ: 1997թ.-ին համակարգչային գիտնական [[Միցունորի Օգիհարա]]ն, աշխատելով կենսաբան Անիմեշ Ռայի հետ, առաջարկեց մեկը, որպես բուլային սխեմաների գնահատում և նկարագրեց իրականացման ձևերը:


2002թ.-ին, Իսրայելի Ռեվոհոթ քաղաքի [[Weizmann գիտական ինստիտուտ]]ի հետազոտողներ երևան հանեցին ծրագրավորվող մոլեկուլյար հաշվիչ մեքենա` կազմված ենզիմներից ու DNA մոլեկուլներից, սիլիկոնե միկրոչիպերի փոխարեն:
2002թ.-ին, Իսրայելի Ռեվոհոթ քաղաքի [[Weizmann գիտական ինստիտուտ]]ի հետազոտողներ երևան հանեցին ծրագրավորվող մոլեկուլյար հաշվիչ մեքենա` կազմված ենզիմներից ու DNA մոլեկուլներից, սիլիկոնե միկրոչիպերի փոխարեն։


2004թ. ապրիլի 28-ին [[Weizmann ինստիտուտ]]ի աշխատակիցներ [[Էհուդ Շապիրո]]ն, Յաակով Բենեսոնը, Բինյամին Գիլը, Ուրի Բեն-Դորը և Ռիվկա Ադարը հայտնեցին[[Nature(ամսագիր)|Nature]] ամսագրին, որ նրանք ստեղծել են DNA համակարգիչ մուտքային և ելքային մոդուլով, որը տեսականորեն կարող էր ախտորոշել [[քաղցկեղ]]ային ակտիվությունը բջիի ներսում և նշանակել հակաքաղցկեղային դեղամիջոց` ախտորոշման հիման վրա:
2004թ. ապրիլի 28-ին [[Weizmann ինստիտուտ]]ի աշխատակիցներ [[Էհուդ Շապիրո]]ն, Յաակով Բենեսոնը, Բինյամին Գիլը, Ուրի Բեն-Դորը և Ռիվկա Ադարը հայտնեցին[[Nature(ամսագիր)|Nature]] ամսագրին, որ նրանք ստեղծել են DNA համակարգիչ մուտքային և ելքային մոդուլով, որը տեսականորեն կարող էր ախտորոշել [[քաղցկեղ]]ային ակտիվությունը բջիի ներսում և նշանակել հակաքաղցկեղային դեղամիջոց` ախտորոշման հիման վրա։


==Հնարավորությունները==
==Հնարավորությունները==


DNA համակարգիչները հիմնականում նման են [[զուգահեռ համակարգիչներ]]ին, դրանում այն օգտագործում է ԴՆԹ-ի բազմաթիվ մոլեկուլների առավելությունները` փորձելու մի անգամից տարբեր հնարավորություններ:
DNA համակարգիչները հիմնականում նման են [[զուգահեռ համակարգիչներ]]ին, դրանում այն օգտագործում է ԴՆԹ-ի բազմաթիվ մոլեկուլների առավելությունները` փորձելու մի անգամից տարբեր հնարավորություններ։


DNA համակարգիչները նաև առաջարկում էներգիայի շատ ավելի քիչ ծախս, քան ավնդական սիլկոնային համակարգիչները: ԴՆԹ-ն օգտագործում է [[ադենոզինի եռաֆոսֆատ]] (ԱԵՖ), որպես սնուցման նյութ կամ որպես ջերմային:
DNA համակարգիչները նաև առաջարկում էներգիայի շատ ավելի քիչ ծախս, քան ավնդական սիլկոնային համակարգիչները։ ԴՆԹ-ն օգտագործում է [[ադենոզինի եռաֆոսֆատ]] (ԱԵՖ), որպես սնուցման նյութ կամ որպես ջերմային։


ԴՆԹ-ի թե հիբրիդացումը, և թե հիդրոլիզը կարող է ինքնաբերաբար առաջանալ, սնուցվելով ԴՆԹ-ում կուտակված պոտենցիալ էներգիայով: Երկու ԱԵՖ մոլկուլների սպառումից ստացվում է 1.5*10-19 Ջ. Նույնիսկ շատ տրանզիստորներով` վայրկյանում 2 ԱԵՖ մոլեկուլ օգտագործելով, դուրս եկող հոսանքը էլի քիչ է: Օրինակ, Քհանը հաղորդում է 109 փոխանցում վայրկյանում `10-10 էներգիայի ծախսով, իսկ Շապիրոն նմանապես հաղորդում է7.5*1011 ելք 4000 վայրկյանում ~10-10 Վ էներգիայի ծախսմամբ:
ԴՆԹ-ի թե հիբրիդացումը, և թե հիդրոլիզը կարող է ինքնաբերաբար առաջանալ, սնուցվելով ԴՆԹ-ում կուտակված պոտենցիալ էներգիայով։ Երկու ԱԵՖ մոլկուլների սպառումից ստացվում է 1.5*10-19 Ջ. Նույնիսկ շատ տրանզիստորներով` վայրկյանում 2 ԱԵՖ մոլեկուլ օգտագործելով, դուրս եկող հոսանքը էլի քիչ է։ Օրինակ, Քհանը հաղորդում է 109 փոխանցում վայրկյանում `10-10 էներգիայի ծախսով, իսկ Շապիրոն նմանապես հաղորդում է7.5*1011 ելք 4000 վայրկյանում ~10-10 Վ էներգիայի ծախսմամբ:


Հատուկ մասնագիտական պրոբլեմների համար, DNA համակարգիչները ավելի արագ են ու փոքր, քան ցանկացած այլ համակարգիչ: Ավելին, որոշակի մաթեմատիկական հաշվարկներ աշխատում են DNA համակարգիչներով: Որպես օրինակ, Արան նայեբին տրամադրել է [[Strassen ալգորիթմ|Strassenի կաղապարային բազմացման ալգորիթմ]]ի ընդհամուր կիրառում DNAհամակարգչի վրա, չնայած խնդիրներ էին եղել մասծտաբավորման հետ:
Հատուկ մասնագիտական պրոբլեմների համար, DNA համակարգիչները ավելի արագ են ու փոքր, քան ցանկացած այլ համակարգիչ: Ավելին, որոշակի մաթեմատիկական հաշվարկներ աշխատում են DNA համակարգիչներով: Որպես օրինակ, Արան նայեբին տրամադրել է [[Strassen ալգորիթմ|Strassenի կաղապարային բազմացման ալգորիթմ]]ի ընդհամուր կիրառում DNAհամակարգչի վրա, չնայած խնդիրներ էին եղել մասծտաբավորման հետ:


Սակայն, DNA համակարգիչները չեն տրամադրում որևէ նոր հնարավորություն [[Հաշվարկողական տեսության (ինֆորմատիկա)|Հաշվարկողականության տեսություն]] տեսանկյունից, որի խնդիրների ուսումնասիրումը հաշվողապես լուծելի է` օգտագործելով հաշվարկման տարբեր մոդելներ:
Սակայն, DNA համակարգիչները չեն տրամադրում որևէ նոր հնարավորություն [[Հաշվարկողական տեսության (ինֆորմատիկա)|Հաշվարկողականության տեսություն]] տեսանկյունից, որի խնդիրների ուսումնասիրումը հաշվողապես լուծելի է` օգտագործելով հաշվարկման տարբեր մոդելներ։


Օրինակ,
Օրինակ,


Եթե խնդրի լուծման համր անհրաժեշտ տարածությունը աճում է էքսպոնոնտորեն համեմատական խնդրի չափսի հետ ([[EXPSPACE]] խնդիրներ) [[von Neumann architecture|von Neumann սարքեր]]ի վրա, ապա այն էքսպոնենտորեն համեմատական աճում է խնդրի չափսի հետ նաև DNA համակարգիչների վրա:
Եթե խնդրի լուծման համր անհրաժեշտ տարածությունը աճում է էքսպոնոնտորեն համեմատական խնդրի չափսի հետ ([[EXPSPACE]] խնդիրներ) [[von Neumann architecture|von Neumann սարքեր]]ի վրա, ապա այն էքսպոնենտորեն համեմատական աճում է խնդրի չափսի հետ նաև DNA համակարգիչների վրա։


Շատ մեծ EXPSPACE խնդիրների համար անհրաժեշտ ԴՆԹ-ի քանակը շատ մեծ է և ոչ պրակտիկ:
Շատ մեծ EXPSPACE խնդիրների համար անհրաժեշտ ԴՆԹ-ի քանակը շատ մեծ է և ոչ պրակտիկ։


Մյուս կողմից, [[Քվանտային]] համակարգիչները տրամադրում են նոր հնարավորություններ:
Մյուս կողմից, [[Քվանտային]] համակարգիչները տրամադրում են նոր հնարավորություններ։


DNA համակարգիչների տեխնոլոգիան նման է, բաըց տարբերվում է [[ԴՆԹ նանոտեխնելոգիաներ]]ից: Վերջինը օգտագործում է Վաթսոնի և Քրիկի [[Հիմանական զույգ|հիմնական զուգադրման]] առանձնահատկությունները և ԴՆՈ-ի այլ հատկանիշներ ԴՆԹ-ից նոր կառույցներ ստանալու համար: Այս կառույցները կարող են օգտագործվել DNA համկարգիչների համար, սակայն դա պարտադիր չէ: Բացի այդ, DNA համարկիչներին հարկավոր չեն որևէ մոլեկուլներ ստացված ԴՆԹ տեխնոլիայով:
DNA համակարգիչների տեխնոլոգիան նման է, բաըց տարբերվում է [[ԴՆԹ նանոտեխնելոգիաներ]]ից։ Վերջինը օգտագործում է Վաթսոնի և Քրիկի [[Հիմանական զույգ|հիմնական զուգադրման]] առանձնահատկությունները և ԴՆՈ-ի այլ հատկանիշներ ԴՆԹ-ից նոր կառույցներ ստանալու համար։ Այս կառույցները կարող են օգտագործվել DNA համկարգիչների համար, սակայն դա պարտադիր չէ։ Բացի այդ, DNA համարկիչներին հարկավոր չեն որևէ մոլեկուլներ ստացված ԴՆԹ տեխնոլիայով։


Caltech-ի ստեղծել ոն միացում պատրաստված 130 եզակի ԴՆԹ թելիկներից, որը կարող է հաշվել 1-15 թվերի քառակուսի արմատները:
Caltech-ի ստեղծել ոն միացում պատրաստված 130 եզակի ԴՆԹ թելիկներից, որը կարող է հաշվել 1-15 թվերի քառակուսի արմատները։


==Եղանակները==
==Եղանակները==


Բազմաթիվ եղանակներ կան DNA համկարգիչներ հավաքելու. Ամեն մեկն ունի իր առավելություններն ու թերություները: Սրանց մեծամասնությունը կառուցում է հիմնական տրամաբանական անցումները ([[տրամաբանական AND|AND]], [[տրամաբանական OR|OR]], [[տրամաբանական NOT|NOT]]) կապված DNA հիմքի [[թվային տրամաբանության]] հետ: Հիմքերից որոշները ներառում են ԴՆԹզիմներ,
Բազմաթիվ եղանակներ կան DNA համկարգիչներ հավաքելու. Ամեն մեկն ունի իր առավելություններն ու թերություները։ Սրանց մեծամասնությունը կառուցում է հիմնական տրամաբանական անցումները ([[տրամաբանական AND|AND]], [[տրամաբանական OR|OR]], [[տրամաբանական NOT|NOT]]) կապված DNA հիմքի [[թվային տրամաբանության]] հետ։ Հիմքերից որոշները ներառում են ԴՆԹզիմներ,


[[օլիգոնուկլեոտիդ|դեօքսիօլիգոնուկլեոտիդներ]], ֆերմենտներ, ԴՆԹ սալեր և [[պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա]]
[[օլիգոնուկլեոտիդ|դեօքսիօլիգոնուկլեոտիդներ]], ֆերմենտներ, ԴՆԹ սալեր և [[պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա]]
Տող 43. Տող 43.
==ԴՆԹզիմներ==
==ԴՆԹզիմներ==


Կատալիտիկ ԴՆԹն ([[դեօքսիռիբոզիմ]]կամ ԴՆԹզիմ) արագացնում է ռեակցիան համապատասխան նյութի հետ փոխազդելիս: Այս ԴՆԹզիմները օգտագործվում են տրամաբանական անցումներ կառուցելու համար, ինչպես թվային տրամաբանություն սիլիկոնում, այնուամենայնիվ, ԴՆԹզիմները սահմանափակվում են 1-, 2- և 3- մուտքային անցումներով, առանց որևէ կոնկրետ մտադրության շարքը շարունակելու:
Կատալիտիկ ԴՆԹն ([[դեօքսիռիբոզիմ]]կամ ԴՆԹզիմ) արագացնում է ռեակցիան համապատասխան նյութի հետ փոխազդելիս։ Այս ԴՆԹզիմները օգտագործվում են տրամաբանական անցումներ կառուցելու համար, ինչպես թվային տրամաբանություն սիլիկոնում, այնուամենայնիվ, ԴՆԹզիմները սահմանափակվում են 1-, 2- և 3- մուտքային անցումներով, առանց որևէ կոնկրետ մտադրության շարքը շարունակելու։


ԴՆԹզիմների տրամաբանական անցումը փոխում է իր կառուցվածքը, երբ միանում է համապատասխան օլիգոնուկլեոտիդի և ֆլուորոգենի սուբդտրատը, որին նա միացած է` ազատ է արձակվում: Չնայած այլ նյութեր կարող են օգտագործվել, մոդելների մեծամասնությունը օտագործում է լուսածորման վրա հիմնված սուբստրատը, քանզի այն հեշտ է հայտնաբերել, նույնիսկ եզակի մոլեկուլի սահմանում:
ԴՆԹզիմների տրամաբանական անցումը փոխում է իր կառուցվածքը, երբ միանում է համապատասխան օլիգոնուկլեոտիդի և ֆլուորոգենի սուբդտրատը, որին նա միացած է` ազատ է արձակվում։ Չնայած այլ նյութեր կարող են օգտագործվել, մոդելների մեծամասնությունը օտագործում է լուսածորման վրա հիմնված սուբստրատը, քանզի այն հեշտ է հայտնաբերել, նույնիսկ եզակի մոլեկուլի սահմանում։


Լուսածորման քանակը, այնուհետև կարող է չափվել, պարզելու համար արդյոք ռեակցիա տեղի է ունեցել, թե ոչ: Փոխված ԴՆԹզիմը օգտագործվում է (ծախսվում է) և չի կարող այլ ռեակցիաների մասնակցել: Սրա պատճառով, այս ռեակցիան տեղի է ունենում այնպիսի սարքերում, ինչպիսին է շարունակական թափահարման - տանկի ռեակտորը, որտեղ վերացվում է հին նյութը և ավելանում են նոր մոլեկուլներ:
Լուսածորման քանակը, այնուհետև կարող է չափվել, պարզելու համար արդյոք ռեակցիա տեղի է ունեցել, թե ոչ։ Փոխված ԴՆԹզիմը օգտագործվում է (ծախսվում է) և չի կարող այլ ռեակցիաների մասնակցել։ Սրա պատճառով, այս ռեակցիան տեղի է ունենում այնպիսի սարքերում, ինչպիսին է շարունակական թափահարման - տանկի ռեակտորը, որտեղ վերացվում է հին նյութը և ավելանում են նոր մոլեկուլներ։


Երկու հաճախ օգտագործվող ԴՆԹզիմնեը կոչվում են E6 և 8-17: Սրանք տարածված են, քանզի թույլ են տալիս բաժանել սուբստրատը ցանկացած կամյական տեղ:
Երկու հաճախ օգտագործվող ԴՆԹզիմնեը կոչվում են E6 և 8-17։ Սրանք տարածված են, քանզի թույլ են տալիս բաժանել սուբստրատը ցանկացած կամյական տեղ։


Ստոյանովիչն ու ՄակԴոնալդը օգտագործել են E6 ԴՆԹզիմը սարքեր կառուցելու համար, նույնապես, Ստոյանովիչը նաև ցուցադրել է 8-17 ԴՆԹզիմներ օգտագործող տրամաբանական անցումներ:
Ստոյանովիչն ու ՄակԴոնալդը օգտագործել են E6 ԴՆԹզիմը սարքեր կառուցելու համար, նույնապես, Ստոյանովիչը նաև ցուցադրել է 8-17 ԴՆԹզիմներ օգտագործող տրամաբանական անցումներ։


Չնայած այդ ԴՆԹզիմները ապացուցել են իրենց օգտակարությունը տրամաբանական անցումներ կառուցելու գործում`նրանք սահմանափակված են կոֆակտոր մետաղի կարիքով` գործելու համար, ինչպես օրինակ Zn2+ կամ Mn2+, և հետևաբար օգտակար չեն:
Չնայած այդ ԴՆԹզիմները ապացուցել են իրենց օգտակարությունը տրամաբանական անցումներ կառուցելու գործում`նրանք սահմանափակված են կոֆակտոր մետաղի կարիքով` գործելու համար, ինչպես օրինակ Zn2+ կամ Mn2+, և հետևաբար օգտակար չեն։
==See also==
==See also==
*[[Biocomputers]]
*[[Biocomputers]]

10:33, 18 Օգոստոսի 2013-ի տարբերակ

“DNA համարկիչները” դրանք համկարգիչներ են, որոնք օգտագործում են DNA, բիոքիմիա և մոլեկուլյար կենսաբանություն ավանդական սիլիկոնային հիմքով համակարգչային տեխնոլոգիաների փոխարեն։ DNA համակարգիչները, կամ, ավելի պարզ, բիոմոլեկուլային համակարգիչները, արագ զարգացող միջդիսցիպլինար ոլորտ է։ Գիտական հետազոտությունները այս ոլորտում վերաբերում են DNA համակարգիչների տեսության, փորձարկումների և ծրագրերի։

Պատմությունը

Այս ոլորտը ի սկզբանե առաջ է տարել Հարավային Կալիֆորնիայի Համալսարանի աշխատակից Լեոնարդ Էլմանի կողմից 1994 թվականին։ Էդլմանը ցուցադրեց DNA-ի հայեցակարգ ապացուցող օգուտը, որպես հաշվարկման ձև, որը լուծում էր 7 կետանոց Համիլթոնյան ուղու խնդիրը։ Էդելմանի առային իսկ փորձերից սկսած առաջխաղացումներ են նկատվել և տարբեր Թյուրինգի մեքենաներ, ինչպես ապացուցվել էր, հնարավոր եր կառուցել։

Թեև նախնական հետաքրքրություն էր `օգտագործելով այս նոր մոտեցումը լուծել NP-դժվար խնդիրներ, շուտով պարզ դարձավ, որ դա չէր կարող լինել լավագույնը պիտանի ձևը այս տեսակ հաշվարկման համար, և մի քանի առաջարկ արվեց այս մոտեցման համար killer ծրագիր գտնելու ուղղությամբ: 1997թ.-ին համակարգչային գիտնական Միցունորի Օգիհարան, աշխատելով կենսաբան Անիմեշ Ռայի հետ, առաջարկեց մեկը, որպես բուլային սխեմաների գնահատում և նկարագրեց իրականացման ձևերը:

2002թ.-ին, Իսրայելի Ռեվոհոթ քաղաքի Weizmann գիտական ինստիտուտի հետազոտողներ երևան հանեցին ծրագրավորվող մոլեկուլյար հաշվիչ մեքենա` կազմված ենզիմներից ու DNA մոլեկուլներից, սիլիկոնե միկրոչիպերի փոխարեն։

2004թ. ապրիլի 28-ին Weizmann ինստիտուտի աշխատակիցներ Էհուդ Շապիրոն, Յաակով Բենեսոնը, Բինյամին Գիլը, Ուրի Բեն-Դորը և Ռիվկա Ադարը հայտնեցինNature ամսագրին, որ նրանք ստեղծել են DNA համակարգիչ մուտքային և ելքային մոդուլով, որը տեսականորեն կարող էր ախտորոշել քաղցկեղային ակտիվությունը բջիի ներսում և նշանակել հակաքաղցկեղային դեղամիջոց` ախտորոշման հիման վրա։

Հնարավորությունները

DNA համակարգիչները հիմնականում նման են զուգահեռ համակարգիչներին, դրանում այն օգտագործում է ԴՆԹ-ի բազմաթիվ մոլեկուլների առավելությունները` փորձելու մի անգամից տարբեր հնարավորություններ։

DNA համակարգիչները նաև առաջարկում էներգիայի շատ ավելի քիչ ծախս, քան ավնդական սիլկոնային համակարգիչները։ ԴՆԹ-ն օգտագործում է ադենոզինի եռաֆոսֆատ (ԱԵՖ), որպես սնուցման նյութ կամ որպես ջերմային։

ԴՆԹ-ի թե հիբրիդացումը, և թե հիդրոլիզը կարող է ինքնաբերաբար առաջանալ, սնուցվելով ԴՆԹ-ում կուտակված պոտենցիալ էներգիայով։ Երկու ԱԵՖ մոլկուլների սպառումից ստացվում է 1.5*10-19 Ջ. Նույնիսկ շատ տրանզիստորներով` վայրկյանում 2 ԱԵՖ մոլեկուլ օգտագործելով, դուրս եկող հոսանքը էլի քիչ է։ Օրինակ, Քհանը հաղորդում է 109 փոխանցում վայրկյանում `10-10 էներգիայի ծախսով, իսկ Շապիրոն նմանապես հաղորդում է7.5*1011 ելք 4000 վայրկյանում ~10-10 Վ էներգիայի ծախսմամբ:

Հատուկ մասնագիտական պրոբլեմների համար, DNA համակարգիչները ավելի արագ են ու փոքր, քան ցանկացած այլ համակարգիչ: Ավելին, որոշակի մաթեմատիկական հաշվարկներ աշխատում են DNA համակարգիչներով: Որպես օրինակ, Արան նայեբին տրամադրել է Strassenի կաղապարային բազմացման ալգորիթմի ընդհամուր կիրառում DNAհամակարգչի վրա, չնայած խնդիրներ էին եղել մասծտաբավորման հետ:

Սակայն, DNA համակարգիչները չեն տրամադրում որևէ նոր հնարավորություն Հաշվարկողականության տեսություն տեսանկյունից, որի խնդիրների ուսումնասիրումը հաշվողապես լուծելի է` օգտագործելով հաշվարկման տարբեր մոդելներ։

Օրինակ,

Եթե խնդրի լուծման համր անհրաժեշտ տարածությունը աճում է էքսպոնոնտորեն համեմատական խնդրի չափսի հետ (EXPSPACE խնդիրներ) von Neumann սարքերի վրա, ապա այն էքսպոնենտորեն համեմատական աճում է խնդրի չափսի հետ նաև DNA համակարգիչների վրա։

Շատ մեծ EXPSPACE խնդիրների համար անհրաժեշտ ԴՆԹ-ի քանակը շատ մեծ է և ոչ պրակտիկ։

Մյուս կողմից, Քվանտային համակարգիչները տրամադրում են նոր հնարավորություններ։

DNA համակարգիչների տեխնոլոգիան նման է, բաըց տարբերվում է ԴՆԹ նանոտեխնելոգիաներից։ Վերջինը օգտագործում է Վաթսոնի և Քրիկի հիմնական զուգադրման առանձնահատկությունները և ԴՆՈ-ի այլ հատկանիշներ ԴՆԹ-ից նոր կառույցներ ստանալու համար։ Այս կառույցները կարող են օգտագործվել DNA համկարգիչների համար, սակայն դա պարտադիր չէ։ Բացի այդ, DNA համարկիչներին հարկավոր չեն որևէ մոլեկուլներ ստացված ԴՆԹ տեխնոլիայով։

Caltech-ի ստեղծել ոն միացում պատրաստված 130 եզակի ԴՆԹ թելիկներից, որը կարող է հաշվել 1-15 թվերի քառակուսի արմատները։

Եղանակները

Բազմաթիվ եղանակներ կան DNA համկարգիչներ հավաքելու. Ամեն մեկն ունի իր առավելություններն ու թերություները։ Սրանց մեծամասնությունը կառուցում է հիմնական տրամաբանական անցումները (AND, OR, NOT) կապված DNA հիմքի թվային տրամաբանության հետ։ Հիմքերից որոշները ներառում են ԴՆԹզիմներ,

դեօքսիօլիգոնուկլեոտիդներ, ֆերմենտներ, ԴՆԹ սալեր և պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա

ԴՆԹզիմներ

Կատալիտիկ ԴՆԹն (դեօքսիռիբոզիմկամ ԴՆԹզիմ) արագացնում է ռեակցիան համապատասխան նյութի հետ փոխազդելիս։ Այս ԴՆԹզիմները օգտագործվում են տրամաբանական անցումներ կառուցելու համար, ինչպես թվային տրամաբանություն սիլիկոնում, այնուամենայնիվ, ԴՆԹզիմները սահմանափակվում են 1-, 2- և 3- մուտքային անցումներով, առանց որևէ կոնկրետ մտադրության շարքը շարունակելու։

ԴՆԹզիմների տրամաբանական անցումը փոխում է իր կառուցվածքը, երբ միանում է համապատասխան օլիգոնուկլեոտիդի և ֆլուորոգենի սուբդտրատը, որին նա միացած է` ազատ է արձակվում։ Չնայած այլ նյութեր կարող են օգտագործվել, մոդելների մեծամասնությունը օտագործում է լուսածորման վրա հիմնված սուբստրատը, քանզի այն հեշտ է հայտնաբերել, նույնիսկ եզակի մոլեկուլի սահմանում։

Լուսածորման քանակը, այնուհետև կարող է չափվել, պարզելու համար արդյոք ռեակցիա տեղի է ունեցել, թե ոչ։ Փոխված ԴՆԹզիմը օգտագործվում է (ծախսվում է) և չի կարող այլ ռեակցիաների մասնակցել։ Սրա պատճառով, այս ռեակցիան տեղի է ունենում այնպիսի սարքերում, ինչպիսին է շարունակական թափահարման - տանկի ռեակտորը, որտեղ վերացվում է հին նյութը և ավելանում են նոր մոլեկուլներ։

Երկու հաճախ օգտագործվող ԴՆԹզիմնեը կոչվում են E6 և 8-17։ Սրանք տարածված են, քանզի թույլ են տալիս բաժանել սուբստրատը ցանկացած կամյական տեղ։

Ստոյանովիչն ու ՄակԴոնալդը օգտագործել են E6 ԴՆԹզիմը սարքեր կառուցելու համար, նույնապես, Ստոյանովիչը նաև ցուցադրել է 8-17 ԴՆԹզիմներ օգտագործող տրամաբանական անցումներ։

Չնայած այդ ԴՆԹզիմները ապացուցել են իրենց օգտակարությունը տրամաբանական անցումներ կառուցելու գործում`նրանք սահմանափակված են կոֆակտոր մետաղի կարիքով` գործելու համար, ինչպես օրինակ Zn2+ կամ Mn2+, և հետևաբար օգտակար չեն։

See also

References

Further reading

  • Martyn Amos (2005). Theoretical and Experimental DNA Computation. Springer. ISBN 3-540-65773-8. {{cite book}}: Unknown parameter |month= ignored (օգնություն) — The first general text to cover the whole field.
  • Gheorge Paun, Grzegorz Rozenberg, Arto Salomaa (1998). DNA Computing - New Computing Paradigms. Springer-Verlag. ISBN 3-540-64196-3. {{cite book}}: Unknown parameter |month= ignored (օգնություն)CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link) — The book starts with an introduction to DNA-related matters, the basics of biochemistry and language and computation theory, and progresses to the advanced mathematical theory of DNA computing.
  • JB. Waldner (2007). Nanocomputers and Swarm Intelligence. ISTE. էջ 189. ISBN 2746215160. {{cite book}}: Unknown parameter |month= ignored (օգնություն)
  • Zoja Ignatova, Israel Martinez-Perez, Karl-Heinz Zimmermann (2008). DNA Computing Models. Springer. էջ 288. ISBN 978-0-387-73635-8. {{cite book}}: Unknown parameter |month= ignored (օգնություն)CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link) — A new general text to cover the whole field.

External links

Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=ԴՆԱ_համակարգիչներ&oldid=1375027» էջից