Enzymatyczny komputer z przeznaczeniem do implantacji
Konrad Koperwas | 2006-03-28
Molekularny komputer, który używa enzymatycznych reakcji do wykonania wszelkich logicznych kalkulacji został zaprezentowany przez grupę izraelskich naukowców z Hebrew University of Jerusalem.
Zespół badawczy pod przewodnictwem Itamara Willnera zbudował komputer używający enzymów GDH (dehydrogenaza glutaminianowa) i HPR (peroksydaza chrzanowa), które uruchamiają dwie powiązane reakcje chemiczne. Z kolei dwa związki chemiczne nadtlenek wodoru i molekuły glukozy zostały wykorzystane do reprezentowania wartości wyjścia (A i B). Obecność któregoś z tych związków, które są rozpoznawane za pomocą kamery odpowiada wartości 1 w kodzie binarnym natomiast nieobecność analogicznie odpowiada wartości 0. Enzymatyczny komputer został użyty do przeprowadzania dwóch podstawowych operacji logicznych określanych mianem AND i XOR. Dodanie dwóch kolejnych enzymów (oksydazy glukozowej i katalazy) połączyło operacje logiczne, umożliwiając wykorzystanie wartości binarnych występujących w operacjach logicznych.
Enzymy znajdują szerokie zastosowanie w komputerach na bazie DNA. Takie komputery mogą w przyszłości przewyższyć szybkością i mocą komputery, które są obecnie w powszechnym użyciu, a mianowicie komputery krzemowe. Wynika to z faktu, iż komputery, w których stosuje się cząsteczki DNA są w stanie przeprowadzać równolegle wiele operacji, a przy tym dają możliwość upakowania wiele komponentów. W jednej kropli roztworu wodnego - gdyż to właśnie w takim środowisku pracuje komputer DNA - może znajdować się bowiem ponad bilion molekularnych nanoprocesorów, wykonujących miliard operacji na sekundę! Bariera dźwięku, którą naukowcy starają się pokonać nie jest wyznaczona żadnymi ograniczeniami projektowymi obecnych maszyn, tylko materiałami używanymi w obwodach komputerów. Podczas gdy klasyczne komputery manipulują danymi, jako ciągiem zer i jedynek, to geny składają się z informacji zakodowanych za pomocą ciągu czterech nukleotydów, z których składa się DNA: adeniny, cytozyny, guaniny i tyminy. Ponadto, jeśli przyjąć, że szeregi jednostek A, C, G i T w DNA są „bitami” informacji, analogicznie do zer i jedynek w binarnym kodzie komputerowym, można oszacować, że 0,5 kilograma DNA zdolne jest do zapamiętania większej ilości informacji niż wszystkie pamięci wszystkich istniejących komputerów. Wystarczy powiedzieć, że to, co obecnie wymaga zapisania na ponad bilionie CD-ROM-ów, zajęłoby około 1 cm3, równoważnego 1 gramowi DNA.
Z kolei Willner twierdzi, że jego komputer enzymatyczny nie jest nastawiony na szybkość - przeprowadzenie obliczeń może mu zająć nawet kilka minut. Izraelski uczony przewiduje, iż komputer ten znajdzie raczej zastosowanie np. w bioczujnikach monitorujących reakcję organizmu pacjenta na konkretną dawkę leku. Tym samym ta enzymatyczna maszyna mogłaby służyć do dokładnych obliczeń dawkowania leków bezpośrednio wewnątrz ciała pacjenta. Willner dodaje przy tym, iż implantowanego komputera enzymatycznego można będzie również używać do całościowej oceny ścieżek metabolicznych człowieka. Z faktem, iż komputer zaprojektowany na uniwersytecie w Jerozolimie posiada duży potencjał możliwości zgadza się Martyn Amos z uniwersytetu w Exeter, w Wielkiej Brytanii. Dodaje przy tym: "Jeśli dalszy rozwój takich molekularnych maszyn pozwoliłby na projektowanie na potrzeby funkcjonowania ich wewnątrz komórek wówczas możemy sobie wyobrazić, że odegrają one role jako inteligentne dozowniki leków dzięki, którym środek terapeutyczny byłby tworzony w miejscu gdzie wystąpił problem."
Źródło:
http://www.newscientisttech.com/article/dn8767.html
http://www.in4.pl/archiwum.htm?okres=5&od_kiedy=2006-02-24
http://pryzmat.pwr.wroc.pl/Pryzmat_170/170dna.html
Komentarze
Souichi Tomoe | 2006-03-31 00:00:00
Masamune Shirow przewidział isnienie mikromaszyn - i chyba ten pomysł może się spełnić :-) rzeczywistość GITSa się zbliża... :D
MB | 2006-04-01 00:00:00
"Bariera dźwięku" ? Nie wiem kto to tłumaczył, może to tylko zwykłe przejęzyczenie - ale negatywnie rzutuje na cały artykuł.
Na stan dzisiejszej techniki: barierę dźwieku pokonano (już kilkadziesiąt lat temu), a w elektronice barierę stanowi predkość przekazu sygnału elektromagnetycznego czyli prędkość światła w próżni.
Konrad Koperwas | 2006-04-02 00:00:00
Dzięki MB za słuszną uwagę oraz uwazne przeczytanie artykulu, tłumaczył to bardziej przyrodnik niz elektronik ;-) Rzeczywiscie niefortunnie zostalo uzyte w tym zdaniu okreslenie "bariera dzwieku" a glowny sens jaki to zdanie mialo przekazac jest taki, ze ograniczenia ktore istnieja w rozwoju procesorow w znacznej mierze wynikaja ze stosowanych materialow. Jak wyczytałem:Technologia półprzewodnikowa nadal poszukuje nowych materiałów. Duże nadzieje wiązano w swoim czasie z arsenkiem i fosforoarsenkiem galu, jednak materiały te (fascynował się nimi w pewnym okresie Seymour Cray) trafiły ostatecznie na technologiczny margines. Zainteresowanych tym tematem polecam ten oto artykul:
http://www.pckurier.pl/archiwum/art0.asp?ID=4914
spragniona wiedzy | 2006-04-10 00:00:00
to wszystko jest bardzo ciekawe ale to jest nam chyba nie potrzebne w 3 klasie gimnazjum i nie ma potrzeby abysmy pisali jakies glupie referaty na 3 do 4 stron dla pani od bioli ktora to wie:)::::::::D:P:P:P
niemiły | 2006-04-11 00:00:00
Pani od bioli tego nie wie ;)
grzesiek | 2011-05-20 09:04:49
Wystarczy mi bez przewodowa kwanto terapia i elektrostymulacja, którą blokóją polskie media, włącznie z maryją. Wszystkie badania przeprowadzono dawno, a ludzi karmią papką. Świente krowy z mediów niech się wezmą do roboty, a nie czytają z puszczajądz się za pomocą elektro seksu bez przewodowego, na pisanego na komputer, co godzinę to samo.