Bio-Computerfunktionen der DNA

Was ist ein "DNA-Computer" l. Adlemana?

Aber die Logik der Entwicklung der Forschung in diesem Bereich zunächst geht in die andere Richtung. DNA-Moleküle dienen als rein physikalische "parallel berechnen» Struktur. Es begann im Jahre 1994, Wenn Leonard Adleman, Professor für Informatik an der University of Southern California, vorgeschlagene Algorithmus mit DNA als eine Version von dem Problem des Handlungsreisenden Lösung» [49]. Es ist ein Ausdruck des so genannten Problems Gamil′tonianovskogo Pfad bei schwierigen mathematischen Aufgaben (Hamiltonian Pfad Problem oder HPP), und es ist mit verbunden, über eine Vielzahl von Optionen für mögliche Lösungen für optimale. Adleman Verwendung von „DNA-Computing“ entschieden Problem für 7 Städten und Autobahnen 13 dazwischen, Wann müssen Sie den kürzesten Weg zum jeweils dieser Städte besuchen. Es dauerte nur eine Woche auf eine Antwort, Während traditionelle Computer mehrere Jahre benötigt hätten. Es diente das grundlegende Phänomen, Typische Moleküle der DNA die Möglichkeit seine einsame Ketten zu ergänzenden vzaimouznavaniâm. Dieses Phänomen ist, die Fragmente von jeder der zwei Ketten von DNA in Lösung (oder in den Chromosomen einer lebenden Zelle) nur ihre eigenen, in einem Sinn-Spiegel, Hälften und Form einer normalen dual-Spirale. Dieses Phänomen ist eine Manifestation der allgemeinen Eigenschaften der straff organisierten Biostrukturen und Polymer-molekulare Entität-Nadmolekulârnyh, samosborke. In Vitro, in Vivo zu Ribosomen selbst-zusammenbauen, Membran, das Chromosom, Viren und Bakterien. Einschließlich DNA-odnonitevye. Den Erfolg und die Geschwindigkeit der spontanen DNA Hälften einander suchen, als Akt der Selbstorganisation (Selbstmontage) und bereitgestellten high-Speed-Suchmöglichkeiten innerhalb der «Traveling Salesman Problem». Gründe für die schnelle und präzise Vzaimouznavanij Hälften der DNA waren unbekannt, bis vor kurzem. Und es ist äußerst wichtig für die wirksame Errichtung eines DNA-Computers, und dies wird weiter unten erläutert. Weitere Informationen zu Modell Adlemana, als seine und unsere Logik unterscheidet sich grundsätzlich. Als wir (und nicht nur) Wir glauben, Pfad, Wer wählte die Adleman und seinen vielen Anhängern, über DNA als computational Struktur, Sie falsch ausgewertet, als eine Art von DNA-computing. David Gifford, eines der wichtigsten Meinungsmacher in computing;, Zuerst bekam er Adlemana, sagte, "Dies ist keine Molekulare computer, und dass diese Technik ".kann nur mit bestimmten Arten von kombinatorischen Problemen umgehen., Dies ist kein universal oder programmierbaren Computer IBM PC-Typ» [50]. Zu verstehen, die, Warum sind wir und Gifford, kurzer Blick auf die Methode Adlemana. Er markiert jede Stadt als Segment einzelsträngiger DNA von 20 Basen (Grundlagen) mit zufällige Sequenzen. Die Straßen zwischen zwei beliebigen Städten haben als komplementäre einzelsträngige DNA-Segmente 20 Basen vorgestellt, die Überlappung auf halber Strecke zwischen den Städten. Dies ist die kanonische Vorschrift Paarung Gelände in Dvutâžnyh DNA: Adenin-Thymin, Guanin-Cytosin. Weg zwischen den Städten 7 beginnt mit dem doppelsträngigen DNA-Fragmente, Das verbindet alle zwei Städte. Es ist wichtig, die DNA-Fragmente, Benennung einer Stadt, möglicherweise mehr als eine. Dann wurde eine 100 milliardov radioaktiv „DNA-city“ bezeichnet und „DNA-Paths“ wurden gemischt und expandiert in vitro enzymatische Amplifikation von DNA. Zu diesem, als Adleman, "DNA-computing" enden. Nächste, den Antwort-der besten Weg zu bekommen (bestimmten Bruchteilen von DNA), Das Reaktionsgemisch mit "beantworten" Èlektroforetičeski gemeinsam mit der, ganz erhalten, von "Start", "the End". Ordnen Sie dann den Pfad, die einmal durch 7 Städte bestanden; isolierter Weg zwischen 7 verschiedenen Städten. Und wenn entdeckt DNA Bruch "bedeutet" nach dieser phase, Sie galten als die besten («Gewinner»). In dieser "Lösung" und das Problem des Handlungsreisenden. Dabei finden eine "Lösung" mit Milliarden von Parallel rasch auftretenden ergänzende spontane (nicht programmierbar Mann) wirkt "Anerkennungen" Odnotâžnyh DNA und Milliarden von spontanen Replikation dieser Moleküle des Enzyms. Die kleine Menge von Zeit und Energie ist so etwas wie «genetische Suppe». Die Geschwindigkeit und Genauigkeit der molekularen Prozesse ist für die entsprechende Vorgänge in die digitalen elektronischen Computer undenkbar, Verwenden von deterministischen Vektor der Informationsverarbeitung. Im Falle der "DNA-computing", Wie man glauben, sind nicht deterministisch parallele Verarbeitung von großen Arrays Zahlen-Buchstaben (DNA 4 Nukleotiden).