ПСИХУШКА ЗА ПОБЕГ ИЗ ДЕТДОМА
Две недели назад в Гражданскую комиссию по правам человека поступило очередное сообщение по поводу того, что 15-летнего подростка поместили из обычного детского дома в психиатриче..
| Мой путь в немецкую клинику
Немецкая медицина является для многих врачей одним из эталонов качества, надежности и мастерства. Это и неудивительно - мне, как хирургу, в своей повседневной клинической деятельно..
| Как сдавать PLAB экзамены
лицензии на работу врачом в Великобритании. Однако ему должна предшествовать успешная (с проходным баллом 7) сдача теста по английскому языку (IELTs)...
| Каким быть ногтям медицинского работника
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) обращает внимание на то, что искусственные акриловые ногти способствуют сохранению контаминации рук после использования мыла или содержа..
| Охота на фармацевтов и врачей
Две трети судебных юристов США, зарабатывающих на процентах от отсуженных компенсаций пострадавшим, специализируются на "медицинских" процессах - исках к производителям лекарств и..
| Клонирован мочевой пузырь
Клонирование человека - дилемма. Клонирование отдельных органов - мечта. Возможность менять старые, отработавшие, больные органы на новые будоражит умы и врачей, и пациентов. Актуа..
| Наш мир в возрасте 84 лет 14 апреля 2003 года покинула Любовь Трофимовна Малая, Герой Украины, Герой Социалистического Труда, кавалер ордена Трудового Красного Знамени; орденоносец..
| ДНК компьютер - это уже реальность
ДНК компьютер генетика исследование ДНК
ДНК компьютер - это уже реальность
Идея использования ДНК для хранения и обработки информации возникла в 1994 году, когда американский исследователь Leonard Adleman из University of Southern California предложил использовать эту молекулу для решения простой математической задачи.
Постепенно развивая это направление науки, ученые приближают эпоху, когда живые "вычислительные машины" смогут уместиться в одной клетке живого организма. Подобный "биологический нанокомпьютер" будет настолько мал, что триллион таких вычислительных устройств сможет работать одновременно в
капле воды. Теоретические расчеты дают основания предполагать, что так называемые ДНК-компьютеры способны превзойти кремниевые чипы при решении задач, требующих одновременного выполнения множества сходных операций. Но еще более заманчивые перспективы биологические нанокомпьютеры сулят в области медицины и фармакологии.
Конечно, устройствам подобного рода предстоит еще очень долгий путь от теоретических разработок и экспериментов к применению на практике. Однако исследования группы израильских ученых, опубликовавших в 2001 году статью в журнале "Nature", продемонстрировали, что несложные программируемые вычислительные устройства, созданные на основе ДНК и способные работать внутри живой клетки, стали объективной реальностью.
В конечном итоге коллективная вычислительная мощь биологических компьютеров в израильской модели составляла миллиард операций в секунду при точности вычислений более 99,8%. Затраты же энергии на эту работу исчислялись одной миллиардной долей ватта.
В 2003 году в онлайновом издании "Proceedings of the National Academy of Sciences" сотрудники лаборатории биомолекулярных компьютеров Weizmann Institute of Science (Израиль) во главе с профессором Шапиро объявили о создании новой модели биомолекулярной машины, которая вообще не требует наружного источника энергии и работает в 50 раз быстрее, чем ее предшественники.
Более ранние системы зависели от молекул АТФ, которые являются главным источником энергии клеточных реакций. Но в последней модели молекула ДНК обеспечивает и обработку данных, и достаточное количество энергии для выполнения операций. Новый ДНК-компьютер, способный производить 330 триллионов вычислительных операций в секунду, был внесен в Книгу рекордов Гиннеса как "самое маленькое биологическое вычислительное устройство, когда-либо построенное человеком".
По словам профессора Шапиро, на создание ДНК-компьютера ученых вдохновило явное сходство между принципами обработки информации в ДНК и функционированием теоретического устройства, известного в математике как "конечный автомат" или машина Тьюринга. Автомат обрабатывает и хранит информацию как последовательность символов, что соотносится с работой "биологической автоматики" в живых клетках.
Компьютер, разработанный командой Шапиро, реализует частный случай машины Тьюринга: автомат с двумя состояниями и двухсимвольным алфавитом. На основе искусственно синтезированных нитей ДНК можно создавать систему, которая автоматически, без участия человека, различает в поступающих на ее вход последовательностях символы двух видов ("нули" и "единицы" или a и b), а также подсчитывает четность последовательностей.
Ввод и вывод информации, а также роль "программного обеспечения" берут на себя молекулы ДНК. В качестве же "аппаратного обеспечения" выступают белки-энзимы естественного происхождения (Fok-1), которые манипулируют нитями ДНК. За некоторое время созданная молекулярная смесь самостоятельно порождает молекулу ДНК, в которой закодирован ответ на поставленную перед вычислителем несложную задачу.
Пользуясь формальным языком, сейчас автомат способен обрабатывать "регулярные выражения", т. е. находить ответы на несложные вопросы относительно содержимого списков, содержащих два типа символов, таких как "0" и "1" или "a" и "b" (см. схему). Например, четно ли число единиц в последовательности? Или есть ли в последовательности по крайней мере один символ "b"?
Израильские ученые вовсе не ставят перед собой задачу создать устройство, конкурирующее с традиционными компьютерами. Заставить ДНК работать в качестве полноценного микропроцессора - эта задача пока еще очень далекая от разрешения. В то же время в случае достижения успеха в данном направлении диагностические и терапевтические возможности компьютеров будущего, способных работать в клетках живых организмов, огромны.
Пока что вся область ДНК-вычислений пребывает на самом раннем этапе "подтверждения концепции", однако в течение ближайших десяти лет, считают эксперты, технология начнет выходить на рубеж реальных применений.
Литература:
Ксения Журавлева, Биологический нанокомпьютер, http://www.homepc.ru
Stefan Lovgren, Computer Made from DNA and Enzymes, http://news.nationalgeographic.com
Avi Machlis, DNA Computer's Creator Says Future of the Technology is inside the Body, http://www.smalltimes.com
Molecular computer fueled by its DNA input, http://www.weizmann.ac.il
Y. Benenson, T. Paz-Elizur, R. Adar, E. Keinan, Z. Livneh & Ehud Shapiro, Programmable and autonomous computing machine made of biomolecules, Nature, 414, pp. 430-434, 2001
Иллюстрации:
www.imb-jena.de,
www.weizmann.ac.il
Medicus Amicus 2003, #5
|
|
Новости 
