«ԴՆԱ համակարգիչներ»–ի խմբագրումների տարբերություն
Նոր էջ. “DNA համարկիչները” դրանք համկարգիչներ են, որոնք օգտագործում են DNA, բիոքիմիա և [[մոլեկուլյար կենս... |
No edit summary |
||
Տող 55. | Տող 55. | ||
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: |
||
[[ar:حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين]] |
[[ar:حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين]] |
||
==See also== |
|||
*[[Biocomputers]] |
|||
*[[Computational gene]] |
|||
*[[Molecular electronics]] |
|||
*[[Peptide computing]] |
|||
*[[Parallel computing]] |
|||
*[[Quantum computing]] |
|||
*[[DNA code construction]] |
|||
*[[Wetware computer]] |
|||
==References== |
|||
{{Reflist}} |
|||
==Further reading== |
|||
{{Refbegin}} |
|||
*{{cite book |
|||
| author = [[Martyn Amos]] |
|||
| year = 2005 |
|||
| month = June |
|||
| title = Theoretical and Experimental DNA Computation |
|||
| publisher = Springer |
|||
| isbn = 3-540-65773-8 |
|||
| url = http://www.springeronline.com/sgw/cda/frontpage/0,11855,3-0-22-1995351-0,00.html |
|||
}} — The first general text to cover the whole field. |
|||
*{{cite book |
|||
| author = Gheorge Paun, Grzegorz Rozenberg, [[Arto Salomaa]] |
|||
| year = 1998 |
|||
| month = October |
|||
| title = DNA Computing - New Computing Paradigms |
|||
| publisher = Springer-Verlag |
|||
| isbn = 3-540-64196-3 |
|||
}} — 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. |
|||
*{{cite book |
|||
| author = JB. Waldner |
|||
| year = 2007 |
|||
| month = January |
|||
| title = Nanocomputers and Swarm Intelligence |
|||
|publisher = ISTE |
|||
| pages = 189 |
|||
| isbn = 2746215160 |
|||
}} |
|||
*{{cite book |
|||
| author = Zoja Ignatova, Israel Martinez-Perez, Karl-Heinz Zimmermann |
|||
| year = 2008 |
|||
| month = January |
|||
| title = DNA Computing Models |
|||
|publisher = Springer |
|||
| pages = 288 |
|||
| isbn = 978-0-387-73635-8 |
|||
| url = http://www.springer.com/computer/bioinformatics/book/978-0-387-73635-8 |
|||
}} — A new general text to cover the whole field. |
|||
{{Refend}} |
|||
==External links== |
|||
* {{Cite web |url = http://www.basel-research.eu.com |
|||
|title = DNA computing: the future for Basel? |postscript = <!--None-->}} |
|||
* [http://www.alexpetty.com/2010/09/11/vortex-math-based-computing/ DNA modeled computing] |
|||
* [http://computer.howstuffworks.com/dna-computer.htm How Stuff Works explanation] |
|||
* [http://physicsweb.org/article/news/6/3/11 Physics Web] |
|||
* [http://www.arstechnica.com/reviews/2q00/dna/dna-1.html Ars Technica] |
|||
* [http://www.nytimes.com/2004/04/29/science/29DNA.html NY Times DNA Computer for detecting Cancer] |
|||
* [http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=0005BC6A-97DF-1446-951483414B7F0101 Bringing DNA computers to life, in Scientific American] |
|||
* [http://www.tfot.info/index.php?option=com_rsgallery2&page=inline&id=197&catid=1&limitstart=177 Japanese Researchers store information in bacteria DNA] |
|||
* [http://www.dna-computing.org International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming] |
|||
* [http://www.livescience.com/technology/dna-computers-100517.html LiveScience.com-How DNA Could Power Computers] |
|||
{{DEFAULTSORT:Dna Computing}} |
|||
[[Category:Classes of computers]] |
|||
[[Category:Theoretical computer science]] |
|||
[[Category:Molecular biology]] |
|||
[[Category:DNA]] |
|||
[[Category:DNA nanotechnology]] |
|||
[[Category:American inventions]] |
|||
[[de:DNA-Computer]] |
[[de:DNA-Computer]] |
||
[[es:Computación basada en ADN]] |
[[es:Computación basada en ADN]] |
20:23, 14 Դեկտեմբերի 2011-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 չեր 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
- Biocomputers
- Computational gene
- Molecular electronics
- Peptide computing
- Parallel computing
- Quantum computing
- DNA code construction
- Wetware computer
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
- «DNA computing: the future for Basel?».
- DNA modeled computing
- How Stuff Works explanation
- Physics Web
- Ars Technica
- NY Times DNA Computer for detecting Cancer
- Bringing DNA computers to life, in Scientific American
- Japanese Researchers store information in bacteria DNA
- International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming
- LiveScience.com-How DNA Could Power Computers