Ученые создали «протеиновый» биокомпьютер размером с книгу. Компьютер биологический

Биологический компьютер Википедия

Биокомпьютер (также биологический компьютер, молекулярный компьютер) — компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. Создание биокомпьютеров основывается на направлении молекулярных вычислений. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты, реагирующие друг с другом.

Можно сказать, что молекулярные компьютеры — это молекулы, запрограммированные на нужные свойства и поведение. Молекулярные компьютеры состоят из сетевых нано-компьютеров. В работе обычной микросхемы используют отдельные молекулы в качестве элементов вычислительного тракта.

В частности, молекулярный компьютер может представлять логические электрические цепи, составленные из отдельных молекул; транзисторы, управляемые одной молекулой, и т. п. В микросхеме памяти информация записывается с помощью положения молекул и атомов в пространстве.

Одним из видов молекулярных компьютеров можно назвать ДНК-компьютер, вычисления в котором соответствуют различным реакциям между фрагментами ДНК. От классических компьютеров ДНК-компьютеры отличаются тем, что химические реакции происходят сразу между множеством молекул независимо друг от друга.

Станислав Лем в «Summa Technologiae» предсказал теоретическую возможность «выращивания информации» при помощи синтетических полимеров (в т.ч. и био-)[1].

История

Создавая технику, человек всегда сравнивал себя с ней, имел возможность посмотреть на себя как бы со стороны. При развитии кибернетики и создании ЭВМ ученые пришли к мысли о подобии человека и машины, способной выполнять информационные функции, математические выражения, логические операции, накопление числовых, текстовых, звуковых и художественно-графических данных. Искусственный компьютер становится человеку соперником и союзником по интеллекту.

В 1966 году выходит книга Дж. фон Неймана «Теория самовоспроизводящихся автоматов», в которой описывается теория клеточных автоматов, которые способны к самовоспроизведению, аналогично живой клетке.

В 1994 году Эдлман на опыте показал, что молекулы ДНК могут решать вычислительные задачи, причём такие, которые представляют наибольшие трудности для традиционных компьютеров. С этого момента развивается история ДНК-вычислений.

Биокомпьютер в искусственном интеллекте

См. также

Примечания

↑ Станислав Лем. Summa Technologiae. — 7. Сотворение миров: Выращивание информации. — 1964.

Ссылки

wikiredia.ru

Создан первый в мире биологический суперкомпьютер

Воспользовавшись белками и химическими соединениями, питающими энергией клетки растений и животных, ученые построили биологический суперкомпьютер.

По размерам он с книгу. По словам ученых Университета Макгилла, биокомпьютеру нужно гораздо меньше энергии, чем обычному, поэтому он выделяет меньше тепла и работает более эффективно. «Нам удалось создать очень сложную сеть очень малых размеров», — заявил Дэн Николау, заведующий кафедрой биоинженерии.

Николау работает над этой проблемой уже больше десяти лет, а со временем к нему присоединились ученые из Германии, Швеции и Голландии. Их совместное исследование стало продолжением работ других ученых в области биологических компьютеров, которые идут уже много лет.

В мае прошлого года ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сообщили, что работают над электронной схемой, имитирующей участок человеческого мозга, который содержит около ста синапсов. Однако биологические компоненты в ней не использовались.

Почти десять лет тому назад ученые сделали прогноз о том, что в течение 15 лет появятся гибридные компьютеры, состоящие из электроники и живого органического материала. За прошедшее с тех пор время были исследовательские проекты, в которых мозг мотылька и обезьяны заставляли управлять роботами.

Теперь же ученые делают следующий шаг.

«Это потрясающе, учитывая, что сам замысел кажется неосуществимым, почти научной фантастикой, — признается Патрик Мурхед, главный аналитик Moor Insights & Strategy. — Если создадут, к примеру, полноценный квантовый компьютер, то биологический, возможно, и не понадобится, но расширять число возможных вариантов важно. Если их будет много, то какой-нибудь в итоге добьется успеха».

Биологический компьютер обрабатывает данные в параллельном режиме, как и традиционные суперкомпьютеры. Процессор биокомпьютера имеет площадь всего 1,5 см2 . В нем вытравлены каналы, переносящие вместо электронов короткие белковые нити. Двигаться их заставляет аденозинтрифосфат (АТФ), химическое соединение, обеспечивающее перенос энергии между живыми клетками.

Ученые Университета Макгилла называют АТФ «источником жизненной силы».

Проект доказал, что биосуперкомпьютер способен решать сложные математические задачи путем параллельных вычислений, но, по словам исследователей, чтобы превратить его в полноценный компьютер, понадобится еще много работы.

«Теперь, когда существует данная модель, способная успешно решать определенный класс задач, нужно будет создать многие другие, чтобы далее развивать возможности системы, — отметил Николау. — Одна из возможностей — использовать разные варианты биоагентов. Сейчас трудно сказать, сколько времени пройдет, прежде чем появится полномасштабный биосуперкомпьютер».

Он добавил, что для того, чтобы заставить биокомпьютер решать более сложные задачи, можно будет, например, скомбинировать биомашину с традиционным компьютером, создав гибридное устройство.

«Сейчас мы готовим несколько вариантов дальнейших исследований», — сообщил он.

Зевс Керравала, главный аналитик ZK Research, назвал работу ученых большим шагом вперед на пути создания полезных биосуперкомпьютеров. «Поскольку биологический суперкомпьютер выполняет вычисления нетрадиционным образом, есть вероятность, что с его помощью можно будет находить альтернативные способы решения некоторых важных задач», — добавил он.

Мурхед считает работу прорывом: «Сам факт того, что биокомпьютер в состоянии выполнять расчеты, это грандиозный шаг вперед».

www.dgl.ru

Биологический компьютер Википедия

История[ | код]

Биокомпьютер в искусственном интеллекте[ | код]

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

↑ Станислав Лем. Summa Technologiae. — 7. Сотворение миров: Выращивание информации. — 1964.

Ссылки[ | код]

ru-wiki.ru

Биологический компьютер или формирование системы взглядов Человека.

Каждый рождается свежим. Для младенца все новое и неизвестное. У младенца нет никакого представления о вещах, и он еще не может их различать. Младенец даже не осознает свое собственное Тело.

Медленно, когда его мать прикасается к нему, он начинает осознавать свое тело. Потом он начинает узнавать мать, отца, а потом, спустя какое-то время, он начинает осознавать свое собственное имя, которое дали ему родители. Со временем Ребенок все больше отождествляет себя с чем-либо: со своим телом, а это — мои игрушки, это – хорошо, а это – плохо и т.п. Постепенно формируется система взглядов, где есть понимание хорошего и плохого. Общество, Родители, Религия и воспитание играют важную роль в формировании системы взглядов ребенка.

Эта система взглядов действует как защита для невинного и чистого ребенка. Потому что если мы действуем в соответствии с обществом, тогда нас принимают, иначе нам придется столкнуться с их критикой. Например, маленький Ребенок часто играет и сосет свой большой палец, изучает свои половые органы и ест песок. Но матери запрещают своим детям делать это. Таким образом, ребенок приходит к пониманию, что эти вещи непозволительно делать. Эта информация формирует систему взглядов ребенка. В неявной форме каждый ребенок запрограммирован на определенное поведение. Каждый Ребенок проходит такое программирование и начинает функционировать согласно этому программированию. Это программирование и есть наш Ум.

Чтобы понять это мы можем сравнить наш Ум с операционной системой Компьютера. Но не только программирование в детстве влияет на формирование нашего ума. Также в этом участвуют наши представления из прошлых жизней. Эти тенденции Прошлых жизней можно сравнить с «Постоянной памятью» компьютера.

В какой-то степени мы являемся Биологическими Компьютерами. Наши действия предопределены нашим Программированием. Ни одни человек не будет настолько глупым, чтобы делать что-то неправильно. Даже преступники имеют веские причины, когда совершают преступления. Для преступников это не является преступлением, потому что в их системе взглядов это правильно. Каждую секунду Ум работает с прошлым опытом и заставляет нас делать определенные вещи. Даже читая эту статью, ваш Ум действует как Судья.

У Ума много слоев обусловленности. Представим, что кто-то разбился насмерть, упав с высокого здания в своей прошлой жизни, тогда в этой жизни этот человек будет бояться высоты. Каждый опыт накладывает свой отпечаток на наш ум. Он подобен стене, которую постоянно перекрашивают в разные цвета.

oshogid.com

Разработан биологический компьютер

Ученые Научно-исследовательского института Скриппса (США) и Израильского технологического института (Технион) разработали так называемый «биокомпьютер». Он состоит исключительно из биомолекул, и предназначается для кодирования и дешифрования информации. При помощи особой программы он произвел расшифровку флуоресцентных логотипов Скриппса и Техниона, которые были закодированы на ДНК-чипе.

Любой компьютер включает в себя четыре составляющих: аппаратную часть, программную часть, устройства ввода и устройства вывода. В отличие от классических электронных компьютеров, все четыре компонента в этой системе представлены биомолекулами. Разработчики говорят, что такими биологическими компьютерами фактически являются любые организмы — во всех есть системы, выполняющие четыре основополагающие функции и способные общаться между собой на логическом уровне. Производительность процессоров зависит от соотношения участвующих в реакции химических веществ, пишет tgdaily.com.

Элементарные операции биологического компьютера производятся значительно медленнее электронных процессов. Разница в том, что система может выполнять несколько триллионов таких операций одновременно, и в итоге производительность систем оказывается примерно одинаковой. Вместе с тем, биологическая вычислительная система пока решает только задачу о кодировании/декодировании изображения. Разрешение картинки в теории может быть огромным, однако потенциальных возможностей применения данной функции на практике не так много.

Если в дальнейшем возможности биологического компьютера будут расширяться, он может стать удобным инструментом для работы. Разработчики заявляют, что такие системы можно напрямую подключать к организму без каких-либо дополнительных интерфейсов. Живым организмам свойственно обмениваться биологическими веществами, авторы не видят здесь никаких потенциальных затруднений.

www.infox.ru

Биологические компьютеры и их будущее

Описание слайда:

А в 2001 г. Шапиро удалось реализовать модель в реальном биокомпьютере, который состоял из молекул ДНК, РНК и специальных ферментов. Элементы компьютера работают в жидком состоянии - они взвешены в веществе, залитом в пробирку. В результате скорость вычислений могла достигать миллиарда операций в секунду, а точность — 99,8%. Настолько микроскопическое, что в капле воды поместилось бы таких триллион, устройство могло производить такие операции, как проверка списка из нулей и единиц на предмет совпадения количества единиц с заданным их числом. Новая версия, созданная в 2004 году, определяла наличие раковых клеток в пробирке и высвобождала молекулы для их разрушения. Помимо завораживающей перспективы введения основанных на подобных технологиях устройств в человеческое тело – таких себе «микродокторов», определяющих местонахождение пораженной ткани и не дающих болезни распространятся, – биомолекулярные компьютеры могли бы производить миллионы параллельных вычислений. А в 2001 г. Шапиро удалось реализовать модель в реальном биокомпьютере, который состоял из молекул ДНК, РНК и специальных ферментов. Элементы компьютера работают в жидком состоянии - они взвешены в веществе, залитом в пробирку. В результате скорость вычислений могла достигать миллиарда операций в секунду, а точность — 99,8%. Настолько микроскопическое, что в капле воды поместилось бы таких триллион, устройство могло производить такие операции, как проверка списка из нулей и единиц на предмет совпадения количества единиц с заданным их числом. Новая версия, созданная в 2004 году, определяла наличие раковых клеток в пробирке и высвобождала молекулы для их разрушения. Помимо завораживающей перспективы введения основанных на подобных технологиях устройств в человеческое тело – таких себе «микродокторов», определяющих местонахождение пораженной ткани и не дающих болезни распространятся, – биомолекулярные компьютеры могли бы производить миллионы параллельных вычислений.

myslide.ru

Ученые создали «протеиновый» биокомпьютер размером с книгу

Супер-компьютеры обладают потрясающей мощностью и производительностью, однако, за это приходится платить весьма внушительными размерами и значительным энергопотреблением.

Подпись к изображению: Суперкомпьютер компании IBM «Watson»

Сборная команда исследователей из различных университетов, возможно, нашла способ обойти это препятствие, разработав биокомпьютер, работающий на протеине. Ученые Лундского университета в Швеции отмечают, что максимально эффективной областью его применения может стать криптография и «математическая оптимизация», поскольку для решения каждой очередной задачи необходимо проверять многочисленные группы возможных решений. В отличие от традиционных компьютеров, биокомпьютеры выполняют операции не последовательно, а параллельно, что ведет к многократному ускорению решения проблемы.

Подпись к изображению: Биокомпьютер в действии: молекулы белка ищут путь к решению задачи, которая изображена в нижней части монитора

Однако, вернемся к энергоэффективности. Хейнер Линке из Лундского университета говорит, что для выполнения одной вычислительной операции они потребляют менее одного процента энергии, необходимой обычному транзистору. По сообщениям CBCnews, прототип биокомпютера, использованный в ходе экспериментов, имеет размер, сравнимый с обычной книгой, в отличие от таких гигантов как «Watson», состоящий из 90 серверных модулей. Белковые биокомпьютеры пока ограничены в своих возможностях, но ученые, принимающие участие в этой работе, утверждают, что достижение универсальности вполне реально. Таким образом, вполне возможно, в не столь отдаленном будущем появятся подобные устройства, способные решать более сложные задачи.

«Наш подход обладает потенциалом стать общепринятым и лечь в основу дальнейших разработок с целью обеспечения эффективного декодирования, а также решения широкого перечня других масштабных задач», говорится в докладе группы исследователей.