Първият програмируем ДНК компютър
.td_uid_42_5c94f91c20e18_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_42_5c94f91c20e18_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Учените от дълго време опитват със записа на информация в ДНК, както и с обработката на тази информация. Така да вземем за пример, учените от Вашингтонския университет и Microsoft наскоро показаха първото в света ДНК запаметяващо устройство. Представената структура за първи път обезпечава записа и четенето на информация в ДНК хранилището без присъединяване на индивида. Това е прекомерно доста достижение, изключително като се има поради, че в ДНК е вероятен записът на информация с компактност 2,2 петабайта на грам. ДНК е един стилен резервоар с компактност на записа на информация хиляди пъти по-висока от в този момент съществуващите памети.
Да си напомним, че експертите на Microsoft дружно с учените от Вашингтонския университет записаха в нуклеинова киселина над 200 MB данни. Това са цифровизирани творби на изкуството, 100-те най-велики литературни творби от плана Гутенберг, Всеобщата декларация за правата на индивида на над 100 езика и клипът This Too Shall Pass на OK Go с висока резолюция. Според ръководителя на плана от страна на Microsoft Керин Щрос (Karin Strauss), този клип е определен, тъй като има нещо общо с работата на експертите.
.td_uid_41_5c94f91c20b37_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_41_5c94f91c20b37_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Цифровата информация се кодира с четирите нуклеотида – Гуанин, Аденин, Тимин и Цитозин. Първоначално е основана електронна версия на молекулата, а по-късно компанията Twist Bioscience е синтезирала ДНК фрагментите с дължина 150 нуклеотида всеки от тях. За записа на тази информация са били нужни към 1,5 милиарда нуклеотида.
А учените Янив Ерлих (Yaniv Erlich) и Дина Зелински (Dina Zielinski) подбраха шест файла за шифроване и запис в ДНК. Това са компютърната операционна система KolibriOS, френският филм „ Пристигането на влака “ от 1985 година, кодът на 50-доларов купон на Amazon, компютърен вирус, изображенията от плочките на Pioneer 10 и проучването на Клод Шенон в региона на теорията на информацията от 1948 година.
Но всички в този момент съществуващи ДНК системи имат значителен проблем: това са неповторими разработки, в които липсва каквато и да било еластичност. Ако създадем съпоставяне със силициевата техника, то всяка група учени от нулата създава нова компютърна архитектура, за която би трябвало да бъде писан нов програмен продукт. Но обстановката може да се промени с помощта на първия програмируем ДНК компютър, създаден взаимно от Калифорнийския университет в Дейвис (UC Davis), Калифорнийския софтуерен институт (Калтек) и университета Маунт.
Първият програмируем компютър, основан на ДНК молекули е разказан в научната работа, оповестена на 20-ти март 2019 година в списание Nature. Авторите демонстрираха, че благодарение на общоприет тригер, еднакъв базов комплект от ДНК молекули може да взема решение редица най-различни логаритми. Въпреки че проучването е чисто лабораторен опит, в бъдеще програмирането на ДНК-роботи, които сполучливо доставят медикаменти в раковите кафези.
„Това е една от знаковите работи в тази област“ – съобщи Торстън-Ларс Шмид, доцент по пробна биофизика.
В електронните компютри битът е двоичната единица за информация. Това е дискретното положение на детайлите – да вземем за пример, съществуването или отсъствието на електрически ток. Тези битове, или по-скоро електрически сигнали, минават през логическите схеми, благодарение на които се правят математически и логичен интервенции.
Обединявайки огромен брой изчислителни блокове в чиповете, компютрите могат да извършват изумително комплицирани стратегии. А концепцията на ДНК изчисленията е да се заменят електрическите сигнали с химически връзки, а силицият да бъде сменен с нуклеинови киселини за основаването на биомолекулярен програмен продукт.
Ерик Уинфри, академик от Калифорнийския софтуерен институт и съавтор на научната работа, показа, че молекулярните логаритми употребяват естествените благоприятни условия за обработка на информацията в ДНК, само че вместо процесът да се ръководи от природата, ДНК изчисленията се правят в сходство с програмата, написана от индивида.
През последните 20 години бяха извършени няколко сполучливи опита с молекулярни логаритми. Например реализацията на играта с кръстчета и нулички или за сглобяването на молекули с друга форма. Във всеки един от тези случи се изисква най-щателна разработка на характерни ДНК последователности, с цел да се извърши съответния логаритъм.
Но в новия метод разликата е в това, че учените са създали система, в която едни същи базови ДНК фрагменти могат да извършват напълно разнообразни логаритми и надлежно, да се получава друг резултат.
Процесът стартира с потреблението на техника, която учените нарекоха „ДНК оригами“. Тоест, построява се дълга ДНК верига с мечтаната форма. Тази верига се употребява като зародиш, който започва алгоритмичната поточна линия. Зародишът остава съвсем неизменен, без значение от логаритъма. При всеки нов опит се внасят неголеми промени единствено в някои дребни последователности.
След основаването на зародиша, той се прибавя в разтвор със стотици други ДНК влакна, които експертите назовават ДНК плочки. Към сегашен ден учените са основали 355 от тези „плочки“. Всяка от тях има неповторимо разположение на азотните бази. За всеки логаритъм откривателите просто сортират различен комплект начални плочки. Тези ДНК фрагменти се съединяват и образуват скица, която осъществя определения молекулярен логаритъм.
Използвайки този метод, учените са създали и ревизирали 21 логаритъма за осъществяването на обикновени задания, като да вземем за пример разделяне на три, избор на водач, генериране на шаблони и други. Всичките 21 логаритми са осъществени с разнообразни комбинации на едни и същите 355 ДНК плочки.
Разбира се, не е елементарно да се написа код посредством слагането на ДНК фрагменти в епруветка. Но целият развой може да се автоматизира и бъдещите молекулярни програмисти даже и няма да се замислят за цялата биомеханика, тъкмо както за сегашните програмисти не е належащо да знаят физиката на транзисторите, с цел да пишат добър програмен продукт.
.td_uid_43_5c94f91c21019_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_43_5c94f91c21019_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Учените от дълго време опитват със записа на информация в ДНК, както и с обработката на тази информация. Така да вземем за пример, учените от Вашингтонския университет и Microsoft наскоро показаха първото в света ДНК запаметяващо устройство. Представената структура за първи път обезпечава записа и четенето на информация в ДНК хранилището без присъединяване на индивида. Това е прекомерно доста достижение, изключително като се има поради, че в ДНК е вероятен записът на информация с компактност 2,2 петабайта на грам. ДНК е един стилен резервоар с компактност на записа на информация хиляди пъти по-висока от в този момент съществуващите памети.
Да си напомним, че експертите на Microsoft дружно с учените от Вашингтонския университет записаха в нуклеинова киселина над 200 MB данни. Това са цифровизирани творби на изкуството, 100-те най-велики литературни творби от плана Гутенберг, Всеобщата декларация за правата на индивида на над 100 езика и клипът This Too Shall Pass на OK Go с висока резолюция. Според ръководителя на плана от страна на Microsoft Керин Щрос (Karin Strauss), този клип е определен, тъй като има нещо общо с работата на експертите.
.td_uid_41_5c94f91c20b37_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_41_5c94f91c20b37_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Цифровата информация се кодира с четирите нуклеотида – Гуанин, Аденин, Тимин и Цитозин. Първоначално е основана електронна версия на молекулата, а по-късно компанията Twist Bioscience е синтезирала ДНК фрагментите с дължина 150 нуклеотида всеки от тях. За записа на тази информация са били нужни към 1,5 милиарда нуклеотида.
А учените Янив Ерлих (Yaniv Erlich) и Дина Зелински (Dina Zielinski) подбраха шест файла за шифроване и запис в ДНК. Това са компютърната операционна система KolibriOS, френският филм „ Пристигането на влака “ от 1985 година, кодът на 50-доларов купон на Amazon, компютърен вирус, изображенията от плочките на Pioneer 10 и проучването на Клод Шенон в региона на теорията на информацията от 1948 година.
Но всички в този момент съществуващи ДНК системи имат значителен проблем: това са неповторими разработки, в които липсва каквато и да било еластичност. Ако създадем съпоставяне със силициевата техника, то всяка група учени от нулата създава нова компютърна архитектура, за която би трябвало да бъде писан нов програмен продукт. Но обстановката може да се промени с помощта на първия програмируем ДНК компютър, създаден взаимно от Калифорнийския университет в Дейвис (UC Davis), Калифорнийския софтуерен институт (Калтек) и университета Маунт.
Първият програмируем компютър, основан на ДНК молекули е разказан в научната работа, оповестена на 20-ти март 2019 година в списание Nature. Авторите демонстрираха, че благодарение на общоприет тригер, еднакъв базов комплект от ДНК молекули може да взема решение редица най-различни логаритми. Въпреки че проучването е чисто лабораторен опит, в бъдеще програмирането на ДНК-роботи, които сполучливо доставят медикаменти в раковите кафези.
„Това е една от знаковите работи в тази област“ – съобщи Торстън-Ларс Шмид, доцент по пробна биофизика.
В електронните компютри битът е двоичната единица за информация. Това е дискретното положение на детайлите – да вземем за пример, съществуването или отсъствието на електрически ток. Тези битове, или по-скоро електрически сигнали, минават през логическите схеми, благодарение на които се правят математически и логичен интервенции.
Обединявайки огромен брой изчислителни блокове в чиповете, компютрите могат да извършват изумително комплицирани стратегии. А концепцията на ДНК изчисленията е да се заменят електрическите сигнали с химически връзки, а силицият да бъде сменен с нуклеинови киселини за основаването на биомолекулярен програмен продукт.
Ерик Уинфри, академик от Калифорнийския софтуерен институт и съавтор на научната работа, показа, че молекулярните логаритми употребяват естествените благоприятни условия за обработка на информацията в ДНК, само че вместо процесът да се ръководи от природата, ДНК изчисленията се правят в сходство с програмата, написана от индивида.
През последните 20 години бяха извършени няколко сполучливи опита с молекулярни логаритми. Например реализацията на играта с кръстчета и нулички или за сглобяването на молекули с друга форма. Във всеки един от тези случи се изисква най-щателна разработка на характерни ДНК последователности, с цел да се извърши съответния логаритъм.
Но в новия метод разликата е в това, че учените са създали система, в която едни същи базови ДНК фрагменти могат да извършват напълно разнообразни логаритми и надлежно, да се получава друг резултат.
Процесът стартира с потреблението на техника, която учените нарекоха „ДНК оригами“. Тоест, построява се дълга ДНК верига с мечтаната форма. Тази верига се употребява като зародиш, който започва алгоритмичната поточна линия. Зародишът остава съвсем неизменен, без значение от логаритъма. При всеки нов опит се внасят неголеми промени единствено в някои дребни последователности.
След основаването на зародиша, той се прибавя в разтвор със стотици други ДНК влакна, които експертите назовават ДНК плочки. Към сегашен ден учените са основали 355 от тези „плочки“. Всяка от тях има неповторимо разположение на азотните бази. За всеки логаритъм откривателите просто сортират различен комплект начални плочки. Тези ДНК фрагменти се съединяват и образуват скица, която осъществя определения молекулярен логаритъм.
Използвайки този метод, учените са създали и ревизирали 21 логаритъма за осъществяването на обикновени задания, като да вземем за пример разделяне на три, избор на водач, генериране на шаблони и други. Всичките 21 логаритми са осъществени с разнообразни комбинации на едни и същите 355 ДНК плочки.
Разбира се, не е елементарно да се написа код посредством слагането на ДНК фрагменти в епруветка. Но целият развой може да се автоматизира и бъдещите молекулярни програмисти даже и няма да се замислят за цялата биомеханика, тъкмо както за сегашните програмисти не е належащо да знаят физиката на транзисторите, с цел да пишат добър програмен продукт.
.td_uid_43_5c94f91c21019_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_43_5c94f91c21019_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Източник: kaldata.com
КОМЕНТАРИ