Биоинженерия: компьютеры в живых клетках

30 Марта 2013 в 19:00, Николай Хижняк 2 280 просмотров 8

bio

Начиная с 19 века, когда Чарльз Бэббидж создал механический арифмометр для построения математических таблиц, компьютеры прошли очень долгий путь своего становления. В 1940-х годах была создана первая универсальная цифровая машина ENIAC, работающая на вакуумных трубках и электричестве. Современные же компьютеры используют транзисторы на основе высокотехнологичных полупроводниковых материалов. Но по мнению ученых скоро настанет тот день, когда компьютеры будут основываться на новой прорывной технологии, связанной с биоинженерией — наукой, которая рассматривает компьютеры с точки зрения биологии.

И мы сейчас говорим не о суперкомпьютерах, которые пытаются (и в большинстве случаев неудачно) имитировать работу человеческого мозга, а о живых организмах с возможностью сложных вычислений. Ученые из Стэндфордского университета считают, что они нашли способ изобретения биологической версии транзисторов.

bonnet

«Транскрипторы могут служить ключевым компонентом для логических вычислений — так же, как транзисторы являются таким же компонентом в электронике»,

— говорит Джером Бонне, кандидат технических наук, имеющий ученую степень в биоинженерии и автор опубликованного исследования.

Цифровую логику часто сравнивают с Булевой логикой — системой, предложенной математиком Джорджем Булем в 1854 году, которая предназначалась для выборки истинных и ложных значений. Сегодня Булева логика это по сути те же «нули» и «единицы» в компьютерной среде. Значение верное — гейт транзистора открывается, ложное — закрывается. Открыто -закрыто. Включено-выключено, ноль-единица. Это основа. Но в Булевой логике имеются еще и условия: «и» и «или» — так называемых два самых базовых «гейта». По своей сути «и» является «истиной», когда оба значения в выражении действительно являются верными, то есть «а» и «б» это верные значения. «Или» тоже может являться «истинным», если одно или оба значения являются верными.

«В биологическом смысле, возможности логики такие же безграничные, как и в электронике»,

— объясняет Бонне.

«Вы можете выяснить подвергалась ли клетка воздействию внешних раздражителей, например, глюкозы и кофеина. Гейты Буля в этом случае позволят вам определить и сохранить информацию, благодаря которой вы сможете выяснить, какая из клеток подвергалась, а какая не подвергалась внешнему воздействию».

Используя логические гейты Буля, можно при необходимости даже заставить клетку прекратить репродукцию, а при объединении гейтов в одну систему, можно заставить клетки передавать друг другу информацию. Получится своеобразный «биологический Интернет».

«Потенциал применения в данном случае ограничивается только воображением самого исследователя»,

— говорит соавтор исследования Моника Ортиз, которая смогла продемонстрировать автономное взаимодействие клеток ДНК на основе гейтов Буля.

Для создания транскрипторов и логических гейтов, ученые использовали комбинацию энзимов из интеграз, которые контролируют поток РНК-полимераз вдоль нитей ДНК. Если бы речь шла об электронике, то ДНК выступала бы в качестве проводов, а РНК-полимеразы — в качестве электронов.

«Выбор необходимых энзимов очень важен. Мы тщательно отобрали энзимы, которые присутствовали в бактериях, грибах, растениях, у животных, чтобы посмотреть, как вариативность таких вот биокомпьютеров будет между собой взаимодействовать. Другими словами мы добились того, чтобы транскрипторы получили ключевые сходства между биологическими транзисторами. Говоря о транскрипторах, всего лишь небольшое изменение или усиление в интегразе способно повлечь за собой большое изменение в поведении любых других двух генов».

Важность усиления сигналов ученые описывают на примере телефонов, ведь первые транзисторы в электронике стали применять для того, чтобы заменить дорогие, ненадежные и неэффективные вакуумные трубки, которые не позволяли делать дальние межконтинентальные телефонные звонки. Электронные сигналы, идущие по проводам, становились при большом расстоянии все слабее и слабее. Но затем на пути этих сигналов стали устанавливаться усилители, которые стали каждый раз их (сигналы) разгонять. То же самое важно и в биологической системе, когда мы говорим о передаче сигнала между группами клеток.

Биоинженерия: компьютеры в живых клетках

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

8 комментариев

  1. сашуль

    Если такое придумают,то потребность в образовательных заведениях будет минимальным,так как всю информацию мы сможем скачать себе в клетки нужную информацию себе в мозг,по средством синхронизации с высшим информационным био-цифровым разумом.

    • Максим

      Информация хранится не в клетках. Она имеет духовную, нематериальную природу

    • NecroVates

      Сашуль, очень интересное предположение, которое в свою очередь наталкивает на следующую мысль: к примеру получили мы таким образом, находясь уже в осознанном возрасте, энное количество информации. Но вот в чем загвоздочка, наше индивидуальное восприятие, будет понимать и взаимодействовать с новыми знаниями в меру своей испорченности. И каждый получит свой, уникальный вывод/опыт/знание, которое ему будет полезно либо актуально, а остальное просто забудет.
      Второй момент, это восприятие полученной информации. Вы же говорите о информационном био-цифровом разуме. Это он к примеру способен скачать к себе в клетки информацию из образовательных заведений в кротчайшие сроки. Нам же все равно придется воспринимать полученные знания с ограничениями в скорости и количестве информации. Как в кино "матрица", при условии, что мы остаемся такими же людьми - точно не будет.

      • wani

        Полностью согласен с Вашей точкой зрения. Если еще добавить,то информационные ресурсы могут ограничиваться "политической дозволенностью" и человек просто напросто станет роботом, которым можно управлять из вне,ведь такая система даст полный доступ ко всем элементам вашего организма.

  2. баха

    ну что кто первый будед вживлять в себя чипы или информационные клетки?

  3. ТРАНЖИРА

    Вывод один: нынешней системе будет очень выгоден такой способ хранения, передачи и распределения информации

  4. Владимир

    Да к этому все идет :(
    Технологии развиваются а людисо своими страстями и желаниями все те же. Возможности которые сулят подобные технологии большое искушение для тех кто жаждет власти.
    Все таки был прав один ученый который сказал, что когда основные технологии компьютеров позволят использовать технологии в пределах 9нм - т.е. на урове клетки, нас ждут киборги, андроиды и т.д.
    Сейчас мейнстрим примерно на 12нм-16нм. Пока только передовые технологии работают на уровне клетки.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.