Перспективы применения ДНК в компьютерах

【Аннотация】 С развитием науки и техники существующие электронные вычислительные машины постепенно используются во многих областях Кажется, что он истощен, и его функции становятся все более и более ограниченными. В то же время появилось много новых и более совершенных компьютерных технологий технологии выросли, как грибы после дождя, высокоскоростные сверхпроводящие компьютеры, лазерные компьютеры, молекулярные компьютеры, Квантовые компьютеры, даже нейронные компьютеры, ДНК-компьютеры и т.д., технологическое развитие сделало возможным все Возможный. ДНК является самым важным генетическим материалом в живых существах, потому что она может хранить такое огромное количество наследственности В таком случае, может ли он быть спроектирован как компьютерный чип? Дальновидные ученые Мы давно это осознали и активно работаем над тем, чтобы воплотить эту идею в жизнь.

【Ключевые слова】 ДНК-компьютер, исследовательский статус, развитие воображения

1. Исследовательский статус ДНК-компьютеров

В ноябре 1994 года американский ученый в области информатики Л. Л. Адлерман Адлеман опубликовал теорию ДНК-компьютера в журнале Science и успешно использовал ДНК-компьютер для решения одной из них. Существует проблема с гамильтоновой траекторией. Это достижение быстро вызвало большой резонанс в международном сообществе, а также привлекло внимание отечественных ученых. Некоторые считают, что идея, лежащая в основе ДНК-вычислений, может привести к «эволюции» в способах выполнения вычислений. Другие видят идею ДНК-вычислений. Она поможет раскрыть природу и эволюцию жизни. Короче говоря, эта новая теория вычислений окажет глубокое и обширное влияние на математику и науки о жизни. В то же время она поднимает ряд философских вопросов, которые заслуживают нашего глубокого размышления.

Основы ДНК-компьютеров. Компьютерные исследования ДНК основаны на постоянно развивающейся биотехнологии, основной принцип которой заключается в том, что кодоны в молекуле ДНК используются в качестве хранимых данных, и когда определенные биохимические реакции между молекулами ДНК мгновенно завершаются под действием определенных ферментов, они могут переходить из одного генетического кода в другой. Если в качестве входных данных взят генный код до реакции, то после реакции может быть использован в результате операции. Таким образом, молекула ДНК подвергается множеству точных и контролируемых химических реакций, включая мечение, амплификацию или разрушение исходной цепи может быть развит в новый тип компьютера, использующего ДНК в качестве чипа.

 Процесс разработки ДНК-компьютера. Процесс разработки ДНК-компьютера разделен на три этапа: демонстрация осуществимости, повышение скорости и практичности, а соответствующие расчетные модели представляют собой модель расчета ДНК в пробирке, Вычислительная модель поверхностной ДНК, вычислительная модель ДНК микрочипа.

Компьютерное моделирование in vitro относится к расчету ДНК биохимических реакций, таких как молекулы ДНК и связанные с ними биологические ферменты в растворе одной или нескольких пробирок. В этой вычислительной модели молекулы ДНК плавают в растворе Основной задачей процедуры является проверка осуществимости образца и потери нитей ДНК в некоторых биологических процедурах, поэтому стабильность результатов невысока.

Модель расчета поверхностной ДНК заключается в том, чтобы зафиксировать молекулы ДНК, соответствующие пространству решения задачи, на неподвижном носителе, таком как стеклянные листы, металлические листы, тонкие пленки из различных органических полимеров и т.д., а затем постепенно генерировать пространство раствора с помощью различных биохимических реакций и, наконец, получить результаты расчета. По сравнению с моделью в пробирке, поверхностная модель снижает потери при обработке образца, уменьшает интерференцию между олигонуклеотидами, облегчает очистку молекул ДНК на каждом этапе эксперимента и повышает скорость вычислений.