Introducing 

Prezi AI.

Your new presentation assistant.

Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.

Loading…
Transcript

1. Komputer DNA

Komputer DNA (biokomputer), jest to komputer, w którym obliczenia zachodzą dzięki reakcjom chemicznym między cząsteczkami DNA.

Jest on jednym ze sposobów nieelektronicznych obecnie badane w celu rozwiązania kombinatorycznych problemów . Nie rości sobie prawa do ogólności i elastyczności zwykłego komputera. Jest to raczej wyspecjalizowane urządzenie, takie jak procesor graficzny , karta dźwiękowa lub konwerter . Jej zasada, sformułowana przez Leonarda Adlemana w 1994 r., „Polega na zakodowaniu przykładu problemu za pomocą nici DNA i manipulowaniu nimi za pomocą klasycznych narzędzi biologii molekularnej w celu symulacji operacji, które wyodrębnią rozwiązanie problemu, jeśli jest , istnieje. "

Przykładowe zdjęcie biokomputera

fot.

2.

Zasada działania

W komputerze DNA informacja jest zakodowana w postaci łańcuchów DNA. Podobnie jak zwykłe komputery, składa się z bramek logicznych, te jednak są oparte na enzymach. Enzymy te powodują reakcje chemiczne między łańcuchami a ich wynik stanowi nową informację. Komputer taki jest probabilistyczny wynik każdego działania otrzymujemy jedynie z pewnym prawdopodobieństem

3. Zastosowanie

Również służy do wykrywania zanieczyszczeń w wodzie pitnej czy też monitorowania poziomu cukru w organizmie.

Komputer DNA może być stosowany do identyfikacji wirusów lub znajdowania mutacji w materiale genetycznym. Można go używać w roztworach chemicznych i w żywych organizmach, co może umożliwiać diagnozę i leczenie nawet na poziomie pojedynczych komórek.

6.

Jak liczy komputer DNA

Automat Shapiry jest molekularną implementacją automatu złożonego z 2 stanów i operującego na 2 literach. Można by zapytać, czy tak prosty model może mieć jakieś praktyczne zastosowanie? Jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, że w takim automacie można zdefiniować 255 różnych zestawów przejść, to w połączeniu z 3 różnymi konfiguracjami stanów końcowych (S0 lub S1, lub S0 i S1), daje w rezultacie możliwość implementacji 765 programów. A to już jest niemało. W modelu Shapiry założono, że każdy symbol wejściowy kodowany jest na 6 parach nukleotydów (szczegóły na marginesie). Molekuła wejściowa określa stan początkowy automatu oraz sekwencję wejściową. Architekturę danego automatu tworzy zestaw molekuł reprezentujących przejścia automatu, wybrany z grupy 8 możliwych przejść automatu dwustanowego. Dodatkowo dostępne są dwie molekuły wyjściowe, zadaniem których jest rozpoznawanie osiągnięcia przez automat stanu końcowego. Kodowanie molekuł uwzględnia miejsce cięcia restryktazy FokI.

Obliczenia rozpoczynają się w momencie zmieszania molekuły wejściowej, molekuł reprezentujących przejścia automatu oraz restryktazy FokI. Przedstawimy przykładowe działanie automatu z rysunku akceptującego słowo wejściowe abbab. Oto jak zakodowany zostaje stan początkowy i ciąg wejściowy: (Dane wejściowe. Kolorem zaznaczono miejsca, w których zakodowane są dwie litery a ze słowa abbab.

Co więcej, ów komputer praktycznie nie potrzebuje żadnej energii zewnętrznej dla swego działania, gdyż dostarczają jej same cząsteczki DNA biorące udział w obliczeniach.

Inne, przykładowe działania restryktazy Foki

Another Slide Here

Add more pages into any topic

5.

Kółko i krzyżyk

W 2003 r. naukowcy z Uniwersytetu Columbia i Uniwersytetu Nowego Meksyku skonstruowali komputer MAYA, który potrafił grać w kółko i krzyżyk[5]. Składał się z 23 bramek DNA rozmieszczonych w próbówkach oznaczających 8 zewnętrznych pól planszy do gry. Przebieg gry wyglądał następująco:

Ruch człowieka polegał na dodaniu jednego z ośmiu DNA do każdego z pól. Każdy rodzaj DNA miał inną sekwencję i oznaczał wybór innego pola w grze.

W wyniku reakcji wewnątrz pól, bramki wywoływały fluorescencję odpowiedniego pola, co oznaczało ruch komputera.

Pierwszy ruch w grze należał do komputera i wykonywał go zawsze w centralnym polu.

Drugi ruch człowieka ograniczony był tylko do dwóch pól: górnego i środkowego w lewej kolumnie.

Istnieje 19 możliwych scenariuszy tej gry. W żadnym komputer nie przegrywał.

4.

Pierwszy

komputer DNA

Informacja o pierwszym komputerze DNA pojawiła się 28 marca 2002 r. w magazynie Nature. Został on skonstruowany pod kierunkiem Ehuda Shapiro w Instytucie Weizmanna. Spełniał wymogi automatu skończonego. Był on wyposażony w prosty moduł wejścia i wyjścia i mógł diagnozować komórkę nowotworową i podawać jej lek.

Learn more about creating dynamic, engaging presentations with Prezi