Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

ДНК комп ютер обчислювальна система що використовує обчислювальні можливості молекул ДНК ДНК комп ютер передбачає викори

ДНК-комп'ютер

ДНК-комп'ютер

ДНК-комп'ютер — обчислювальна система, що використовує обчислювальні можливості молекул ДНК. ДНК-комп'ютер передбачає використання величезної потужності паралельної обробки та ємності зберігання інформації ДНК для виконання складних обчислень.

ДНК-комп'ютер
З матеріалу нуклеїнові кислоти
image
Анімація структури ділянки ДНК. Азот: синій, кисень: червоний, вуглець: зелений, водень: білий, фосфор: оранжевий.

Ця форма обчислень використовує здатність молекул ДНК зберігати величезні обсяги інформації у своїй структурі — 215 петабайт (215 мільйонів гігабайт) інформації може бути збережено лише в одному грамі ДНК. Інформація закодована в послідовності нуклеотидів - аденіну (A), цитозину (C), гуаніну (G) і тиміну (T), які утворюють будівельні блоки ДНК. Маніпулюючи цими послідовностями за допомогою біохімічних реакцій, обчислення ДНК дозволяють представляти та обробляти дані дуже паралельним і масово розподіленим способом.

Однією з найвидатніших особливостей обчислення ДНК є його здатність до паралелізму, коли численні операції можуть виконуватися одночасно завдяки властивій природі молекул ДНК, що утворюють мільярди паралельних реакцій. Цей паралелізм може дозволити ДНК-комп’ютерам вирішувати складні обчислювальні проблеми в безпрецедентному масштабі та швидкості.

Крім того, ДНК-обчислення показали багатообіцяючі можливості для вирішення певних класів проблем, таких як оптимізація, криптографія та розпізнавання образів. Алгоритми в обчисленні ДНК використовують унікальні властивості ланцюгів ДНК, використовуючи їх здатність виконувати такі операції, як вирівнювання послідовностей, гібридизація та самозбірка для виконання обчислень.

Незважаючи на свій величезний потенціал, ДНК-обчислення все ще перебувають на стадії розвитку та стикаються з проблемами, пов’язаними з масштабованістю, рівнем помилок і практичним впровадженням. Дослідники продовжують досліджувати шляхи подолання цих перешкод і розкриття повного потенціалу ДНК як обчислювального субстрату. ДНК-комп'ютер є перспективною технологією в [en], пропонуючи зазирнути в майбутнє, де біологічні молекули рухатимуть наступне покоління обчислень, обіцяючи неперевершену обчислювальну потужність і можливості вирішення проблем.

Історія

Біокомп'ютер Адлемана

В 1994 році Леонард Адлеман, професор університету Південної Каліфорнії, продемонстрував, що за допомогою пробірки з ДНК можна вельми ефектно розв'язати класичну комбінаторну «задачу комівояжера» (найкоротший маршрут обходу вершин графу). Класична комп'ютерна архітектура вимагає безліч обчислень з випробуванням кожного варіанту.

Метод ДНК дозволяє відразу згенерувати всі можливі варіанти розв'язків за допомогою відомих біохімічних реакцій. Потім можливо швидко відфільтрувати саме ту молекулу-нитку, в якій закодована потрібна відповідь. Проблеми, що виникають при цьому:

  1. Потрібна надзвичайно трудомістка серія реакцій, що проводяться під ретельним спостереженням.
  2. Існує проблема масштабування завдання.

Біокомп'ютер Едлмана відшукував оптимальний маршрут обходу для 7 вершин графу. Але чим більше вершин графу, тим більше біокомп'ютеру вимагається ДНК-матеріалу. Було підраховано, що при масштабуванні методики Едлмана для розв'язку завдання обходу не 7 пунктів, а близько 200, вага ДНК для представлення всіх можливих розв'язків перевищить вагу нашої планети.

Скінченний біоавтомат Шапіро

Скінченний біоавтомат Шапіро — технологія багатоцільового ДНК-комп'ютера, що розробляється ізраїльським професором (Ehud Shapiro) з Вейцмановського інституту. Його основою є вже відомі властивості біомолекул, таких як ферменти. Принцип дії ДНК-комп'ютера схожий на принцип дії теоретичного пристрою, відомого в математиці як «скінченний автомат» або машина Тюрінга.

Сучасність

У 2023 році в провідному науковому журналі Nature було опубліковане дослідження, в якому команда дослідників із Китаю розробила ДНК-інтегральну схему (DIC) із надзвичайною універсальністю, яка здатна формувати 100 мільярдів схем, кожна з яких здатна запускати власну програму. Це являє собою значний прогрес у обчисленнях ДНК, вирішуючи проблеми програмованості та масштабованості для обчислень загального призначення. DIC були сконструйовані з використанням програмованих вентильних матриць на основі ДНК (DPGA), і експерименти продемонстрували їх здатність розв’язувати математичні рівняння, та потенційно відкриває шлях для застосування в таких сферах, як діагностика захворювань. Крім того, дослідники досягли мінімального ослаблення сигналу, що стало вирішальним кроком до масштабованих та адаптованих обчислень ДНК.

Також у 2023 році в науковому журналі Science Advances було представлено техніку замороження-відтавання для 20-120-кратного збільшення швидкості реакцій в ДНК-обчисленнях.

Принципи обчислення ДНК

Обчислення ДНК спирається на унікальні властивості молекул ДНК. Ці властивості включають здатність ДНК зберігати й обробляти величезні обсяги інформації паралельно, її високу щільність інформації та здатність виконувати операції на молекулярному рівні.

У ДНК-обчисленнях інформація представлена ​​за допомогою ланцюгів ДНК. Чотири нуклеотидні основи — аденін (A), цитозин (C), гуанін (G) і тимін (T) — служать основними одиницями інформації. Обчислення здійснюється шляхом маніпулювання та комбінування цих ниток ДНК за допомогою біохімічних реакцій.

Техніка обчислення ДНК

Переміщення ланцюга ДНК

Ця техніка передбачає використання молекул ДНК, які можуть зв’язуватися з певними послідовностями ДНК і заміщати інші ланцюги передбачуваним чином. Це дозволяє реалізувати логічні ворота та прості обчислювальні процеси.

ДНК-ферменти

ДНК-ферменти, є каталітичними молекулами, які можуть виконувати специфічні хімічні реакції з ДНК. Їх можна використовувати для проведення ферментативних обчислень і посилення сигналів у системах на основі ДНК.

ДНК-оригамі

ДНК-оригамі передбачає згортання ланцюгів ДНК у певні форми та структури. Його використовували для створення складних ДНК-нанопристроїв, які можуть виконувати обчислення в молекулярному масштабі.

Техніка Адлемана

Оригінальна техніка обчислення ДНК Адлемана передбачає кодування обчислювальної задачі в ланцюгах ДНК, виконання операцій над ланцюгами за допомогою біохімічних реакцій, а потім отримання рішення шляхом спостереження за отриманими моделями ДНК.

Застосування

Обчислення ДНК показало перспективу в кількох сферах, зокрема в наступних.

Проблеми оптимізації

Обчислення ДНК було застосовано для вирішення проблем оптимізації, таких як задача комівояжера, розфарбовування графів і згортання білків. Величезний паралелізм і здатність зберігати інформацію роблять ДНК добре придатною для вирішення таких проблем.

Дослідження 2023 року стало вирішальним кроком до масштабованих та адаптованих обчислень ДНК.

Криптографія

Методи шифрування на основі ДНК досліджувалися як потенційне рішення для безпечного зв’язку. Молекули ДНК можна використовувати для кодування та декодування інформації, забезпечуючи новий підхід до алгоритмів шифрування.

Зберігання даних

ДНК має потенціал для зберігання величезних обсягів інформації в компактній формі. Дослідники розробили методи кодування та отримання цифрових даних у молекулах ДНК, що відкриває можливості для тривалого зберігання даних із високою щільністю.

У статті 2023 року, опублікованій в Nature Communications, дослідники докладно описали метод захоплення двовимірних світлових візерунків у ДНК шляхом використання оптогенетичних схем для запису світла в ДНК, кодування просторових місць за допомогою штрих-кодування та отримання збережених зображень за допомогою високопродуктивного секвенування наступного покоління. Дослідники продемонстрували кодування кількох зображень у ДНК загальною довжиною 1152 біти, вибіркове отримання зображень, а також стійкість до висихання, тепла та ультрафіолетового випромінювання. Також дослідники продемонстрували успішне мультиплексування з використанням кількох довжин хвиль світла, захоплюючи 2 різні зображення одночасно за допомогою червоного та синього світла. Таким чином, дослідники створили «живу цифрову камеру», прокладаючи шлях, за їх словами, до інтеграції біологічних систем із цифровими пристроями.

Біомедицина

Діагностика

Стаття 2022 року, опублікована в Applied Science, представила нову концепцію створення біочіпів за допомогою біомолекулярних ДНК-комп’ютерів, підкреслюючи їхній потенціал у автоматизації процесів ПЛР. Запропонований підхід Queue-PCR означає нове застосування біомолекулярних комп’ютерів, пропонуючи можливості для автоматизації методів молекулярної генетики та пропонуючи інтеграцію методів машинного навчання для проектування біочіпів на основі унікальних нуклеотидних послідовностей.

Виклики та перспективні напрямки

Незважаючи на те, що обчислення ДНК може бути перспективною технологією, необхідно вирішити кілька проблем, перш ніж його можна буде широко застосовувати. Ці виклики включають високу кількість помилок, пов’язаних з біохімічними реакціями, високу вартість синтезу та секвенування ДНК, а також складність масштабування систем на основі ДНК.

Майбутні дослідження ДНК-комп’ютерів спрямовані на подолання цих проблем і пошук нових застосувань. Прогрес у синтезі ДНК, технологіях секвенування та методах виправлення помилок є вирішальними для реалізації повного потенціалу обчислень ДНК.

Див. також

Література

Книги

  • Ilan Shomorony, Reinhard Heckel (2022). Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage. Now Publishers. с. 120. ISBN .
  • Demidov Vadim V. (2020). DNA beyond genes: from data storage and computing to nanobots, nanomedicine, and nanoelectronics. Cham: . ISBN 
  • Namasudra Suyel; Deka Ganesh Chandra (2019). Advances of DNA computing in cryptography. Milton: Chapman and Hall/CRC. ISBN .

Статті

Посилання

  • How Stuff Works explanation [ 21 лютого 2016 у Wayback Machine.]
  • Ars Technica [ 23 березня 2021 у Wayback Machine.]
  • Japanese Researchers store information in bacteria DNA [ 9 липня 2019 у Wayback Machine.]
  • International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming [ 25 лютого 2020 у Wayback Machine.]
  • LiveScience.com-How DNA Could Power Computers


image Це незавершена стаття про інформаційні технології.
Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її.
image Це незавершена стаття з молекулярної біології.
Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її.

Примітки

  1. Service, Robert (2 березня 2017). DNA could store all of the world's data in one room. Science. doi:10.1126/science.aal0852. ISSN 0036-8075. Процитовано 29 грудня 2023.
  2. AbdelRassoul, Roshdy; Ieee, Sm; Abd El-Bary, Abd El-Menem; El-Ebshihy, Aya (1 січня 2020). LNA Design Optimization Using DNA Computing. Journal of Physics: Conference Series. Т. 1447, № 1. с. 012048. doi:10.1088/1742-6596/1447/1/012048. ISSN 1742-6588. Процитовано 29 грудня 2023.
  3. Gao, Jiechao; Xie, Tiange (1 січня 2023). Namasudra, Suyel (ред.). Chapter Three - DNA computing in cryptography. Advances in Computers. Т. 129. Elsevier. с. 83—128. doi:10.1016/bs.adcom.2022.08.002.
  4. Hiratani, Moe; Kawano, Ryuji (17 липня 2018). DNA Logic Operation with Nanopore Decoding To Recognize MicroRNA Patterns in Small Cell Lung Cancer. Analytical Chemistry (англ.). Т. 90, № 14. с. 8531—8537. doi:10.1021/acs.analchem.8b01586. ISSN 0003-2700. Процитовано 29 грудня 2023.
  5. Yang, Qianyun; Wang, Ruiyan; Wu, Kun; Li, Di (15 вересня 2023). DNA Processor Modules Enabled Pattern Recognition of Extracellular Vesicles for Facile Cancer Diagnosis †. Chinese Journal of Chemistry (англ.). Т. 41, № 18. с. 2269—2274. doi:10.1002/cjoc.202300135. ISSN 1001-604X. Процитовано 29 грудня 2023.
  6. Lv, Hui; Xie, Nuli; Li, Mingqiang; Dong, Mingkai; Sun, Chenyun; Zhang, Qian; Zhao, Lei; Li, Jiang; Zuo, Xiaolei (13 вересня 2023). DNA-based programmable gate arrays for general-purpose DNA computing. Nature (англ.). с. 1—9. doi:10.1038/s41586-023-06484-9. ISSN 1476-4687. Процитовано 15 вересня 2023.
  7. Zhu, Yun; Xiong, Xiewei; Cao, Mengyao; Li, Li; Fan, Chunhai; Pei, Hao (25 серпня 2023). Accelerating DNA computing via freeze-thaw cycling. Science Advances (англ.). Т. 9, № 34. doi:10.1126/sciadv.aax7983. ISSN 2375-2548. PMC 10456841. PMID 37624882. Процитовано 29 грудня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  8. Lv, Hui; Li, Qian; Shi, Jiye; Fan, Chunhai; Wang, Fei (16 червня 2021). Biocomputing Based on DNA Strand Displacement Reactions. ChemPhysChem (англ.). Т. 22, № 12. с. 1151—1166. doi:10.1002/cphc.202100140. ISSN 1439-4235. Процитовано 26 травня 2023.
  9. Mailloux, Shay; Gerasimova, Yulia V.; Guz, Nataliia; Kolpashchikov, Dmitry M.; Katz, Evgeny (26 травня 2015). Bridging the Two Worlds: A Universal Interface between Enzymatic and DNA Computing Systems. Angewandte Chemie International Edition (англ.). Т. 54, № 22. с. 6562—6566. doi:10.1002/anie.201411148. PMC 4495919. PMID 25864379. Процитовано 26 травня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  10. Sakowski, Sebastian; Krasiński, Tadeusz; Sarnik, Joanna; Blasiak, Janusz; Waldmajer, Jacek; Poplawski, Tomasz (1 липня 2017). A detailed experimental study of a DNA computer with two endonucleases. Zeitschrift für Naturforschung C (англ.). Т. 72, № 7-8. с. 303—313. doi:10.1515/znc-2016-0137. ISSN 1865-7125. Процитовано 26 травня 2023.
  11. Kearney, Cathal J.; Lucas, Christopher R.; O'Brien, Fergal J.; Castro, Carlos E. (2016-07). DNA Origami: Folded DNA‐Nanodevices That Can Direct and Interpret Cell Behavior. Advanced Materials (англ.). Т. 28, № 27. с. 5509—5524. doi:10.1002/adma.201504733. ISSN 0935-9648. PMC 4945425. PMID 26840503. Процитовано 26 травня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  12. He, Zhimei; Shi, Kejun; Li, Jinggang; Chao, Jie (2023-05). Self-assembly of DNA origami for nanofabrication, biosensing, drug delivery, and computational storage. iScience. Т. 26, № 5. с. 106638. doi:10.1016/j.isci.2023.106638. ISSN 2589-0042. PMC 10176269. PMID 37187699. Процитовано 26 травня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  13. Ghosal, Souvik; Bag, Sagar; Bhowmik, Sudipta (2023-01). Unravelling the Drug Encapsulation Ability of Functional DNA Origami Nanostructures: Current Understanding and Future Prospects on Targeted Drug Delivery. Polymers (англ.). Т. 15, № 8. с. 1850. doi:10.3390/polym15081850. ISSN 2073-4360. PMC 10144338. PMID 37111997. Процитовано 26 травня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  14. Adleman, L.M. (1998). Computing with DNA (англ.). Scientific American. doi:10.1038/scientificamerican0898-54. Процитовано 26 травня 2023.
  15. Applications. cs.stanford.edu. Процитовано 26 травня 2023.
  16. Ball, Philip (13 січня 2000). DNA computer helps travelling salesman. Nature (англ.). doi:10.1038/news000113-10. ISSN 1476-4687. Процитовано 26 травня 2023.
  17. Marwan, Samiha; Shawish, Ahmed; Nagaty, Khaled (1 грудня 2016). DNA-based cryptographic methods for data hiding in DNA media. Biosystems (англ.). Т. 150. с. 110—118. doi:10.1016/j.biosystems.2016.08.013. ISSN 0303-2647. Процитовано 26 травня 2023.
  18. Pavithran, Pramod; Mathew, Sheena; Namasudra, Suyel; Srivastava, Gautam (15 квітня 2022). A novel cryptosystem based on DNA cryptography, hyperchaotic systems and a randomly generated Moore machine for cyber physical systems. Computer Communications (англ.). Т. 188. с. 1—12. doi:10.1016/j.comcom.2022.02.008. ISSN 0140-3664. Процитовано 26 травня 2023.
  19. Şatir, Esra; Kendirli, Oğuzhan (1 квітня 2022). A symmetric DNA encryption process with a biotechnical hardware. Journal of King Saud University - Science (англ.). Т. 34, № 3. с. 101838. doi:10.1016/j.jksus.2022.101838. ISSN 1018-3647. Процитовано 26 травня 2023.
  20. Gasimov, V A; Mammadov, J I (1 січня 2020). DNA-based image encryption algorithm. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Т. 734, № 1. с. 012162. doi:10.1088/1757-899x/734/1/012162. ISSN 1757-8981. Процитовано 26 травня 2023.
  21. Yiming Dong, Fajia Sun, Zhi Ping та ін. (2020). DNA storage: research landscape and future prospects. academic.oup.com. National Science Review, Volume 7, Issue 6. doi:10.1093/nsr/nwaa007. PMC 8288837. PMID 34692128. Процитовано 26 травня 2023. {{}}: Явне використання «та ін.» у: |last= ()Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  22. Doricchi, Andrea; Platnich, Casey M.; Gimpel, Andreas; Horn, Friederikee; Earle, Max; Lanzavecchia, German; Cortajarena, Aitziber L.; Liz-Marzán, Luis M.; Liu, Na (22 листопада 2022). Emerging Approaches to DNA Data Storage: Challenges and Prospects. ACS Nano (англ.). Т. 16, № 11. с. 17552—17571. doi:10.1021/acsnano.2c06748. ISSN 1936-0851. PMC 9706676. PMID 36256971. Процитовано 26 травня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  23. Antonini, Marc; Cruz, Luis; Silva, Eduardo da; Dimopoulou, Melpomeni; Ebrahimi, Touradj; Foessel, Siegfried; Antonio, Eva Gil San; Menegaz, Gloria; Pereira, Fernando (21 січня 2022). DNA-based Media Storage: State-of-the-Art, Challenges, Use Cases and Requirements version 7.0 (англ.). Процитовано 26 травня 2023.
  24. Ilan Shomorony, Reinhard Heckel (2022). Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage (eng) . Now Publishers. с. 120. ISBN .
  25. Lim, Cheng Kai; Yeoh, Jing Wui; Kunartama, Aurelius Andrew; Yew, Wen Shan; Poh, Chueh Loo (3 липня 2023). A biological camera that captures and stores images directly into DNA. Nature Communications (англ.). Т. 14, № 1. с. 3921. doi:10.1038/s41467-023-38876-w. ISSN 2041-1723. Процитовано 7 серпня 2023.
  26. Sakowski, Sebastian; Waldmajer, Jacek; Majsterek, Ireneusz; Poplawski, Tomasz (2022-01). DNA Computing: Concepts for Medical Applications. Applied Sciences (англ.). Т. 12, № 14. с. 6928. doi:10.3390/app12146928. ISSN 2076-3417. Процитовано 15 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

DNK komp yuter obchislyuvalna sistema sho vikoristovuye obchislyuvalni mozhlivosti molekul DNK DNK komp yuter peredbachaye vikoristannya velicheznoyi potuzhnosti paralelnoyi obrobki ta yemnosti zberigannya informaciyi DNK dlya vikonannya skladnih obchislen DNK komp yuter Z materialunukleyinovi kisloti Animaciya strukturi dilyanki DNK Azot sinij kisen chervonij vuglec zelenij voden bilij fosfor oranzhevij Cya forma obchislen vikoristovuye zdatnist molekul DNK zberigati velichezni obsyagi informaciyi u svoyij strukturi 215 petabajt 215 miljoniv gigabajt informaciyi mozhe buti zberezheno lishe v odnomu grami DNK Informaciya zakodovana v poslidovnosti nukleotidiv adeninu A citozinu C guaninu G i timinu T yaki utvoryuyut budivelni bloki DNK Manipulyuyuchi cimi poslidovnostyami za dopomogoyu biohimichnih reakcij obchislennya DNK dozvolyayut predstavlyati ta obroblyati dani duzhe paralelnim i masovo rozpodilenim sposobom Odniyeyu z najvidatnishih osoblivostej obchislennya DNK ye jogo zdatnist do paralelizmu koli chislenni operaciyi mozhut vikonuvatisya odnochasno zavdyaki vlastivij prirodi molekul DNK sho utvoryuyut milyardi paralelnih reakcij Cej paralelizm mozhe dozvoliti DNK komp yuteram virishuvati skladni obchislyuvalni problemi v bezprecedentnomu masshtabi ta shvidkosti Krim togo DNK obchislennya pokazali bagatoobicyayuchi mozhlivosti dlya virishennya pevnih klasiv problem takih yak optimizaciya kriptografiya ta rozpiznavannya obraziv Algoritmi v obchislenni DNK vikoristovuyut unikalni vlastivosti lancyugiv DNK vikoristovuyuchi yih zdatnist vikonuvati taki operaciyi yak virivnyuvannya poslidovnostej gibridizaciya ta samozbirka dlya vikonannya obchislen Nezvazhayuchi na svij velicheznij potencial DNK obchislennya vse she perebuvayut na stadiyi rozvitku ta stikayutsya z problemami pov yazanimi z masshtabovanistyu rivnem pomilok i praktichnim vprovadzhennyam Doslidniki prodovzhuyut doslidzhuvati shlyahi podolannya cih pereshkod i rozkrittya povnogo potencialu DNK yak obchislyuvalnogo substratu DNK komp yuter ye perspektivnoyu tehnologiyeyu v en proponuyuchi zazirnuti v majbutnye de biologichni molekuli ruhatimut nastupne pokolinnya obchislen obicyayuchi neperevershenu obchislyuvalnu potuzhnist i mozhlivosti virishennya problem IstoriyaBiokomp yuter Adlemana V 1994 roci Leonard Adleman profesor universitetu Pivdennoyi Kaliforniyi prodemonstruvav sho za dopomogoyu probirki z DNK mozhna velmi efektno rozv yazati klasichnu kombinatornu zadachu komivoyazhera najkorotshij marshrut obhodu vershin grafu Klasichna komp yuterna arhitektura vimagaye bezlich obchislen z viprobuvannyam kozhnogo variantu Metod DNK dozvolyaye vidrazu zgeneruvati vsi mozhlivi varianti rozv yazkiv za dopomogoyu vidomih biohimichnih reakcij Potim mozhlivo shvidko vidfiltruvati same tu molekulu nitku v yakij zakodovana potribna vidpovid Problemi sho vinikayut pri comu Potribna nadzvichajno trudomistka seriya reakcij sho provodyatsya pid retelnim sposterezhennyam Isnuye problema masshtabuvannya zavdannya Biokomp yuter Edlmana vidshukuvav optimalnij marshrut obhodu dlya 7 vershin grafu Ale chim bilshe vershin grafu tim bilshe biokomp yuteru vimagayetsya DNK materialu Bulo pidrahovano sho pri masshtabuvanni metodiki Edlmana dlya rozv yazku zavdannya obhodu ne 7 punktiv a blizko 200 vaga DNK dlya predstavlennya vsih mozhlivih rozv yazkiv perevishit vagu nashoyi planeti Skinchennij bioavtomat Shapiro Skinchennij bioavtomat Shapiro tehnologiya bagatocilovogo DNK komp yutera sho rozroblyayetsya izrayilskim profesorom Ehud Shapiro z Vejcmanovskogo institutu Jogo osnovoyu ye vzhe vidomi vlastivosti biomolekul takih yak fermenti Princip diyi DNK komp yutera shozhij na princip diyi teoretichnogo pristroyu vidomogo v matematici yak skinchennij avtomat abo mashina Tyuringa Suchasnist U 2023 roci v providnomu naukovomu zhurnali Nature bulo opublikovane doslidzhennya v yakomu komanda doslidnikiv iz Kitayu rozrobila DNK integralnu shemu DIC iz nadzvichajnoyu universalnistyu yaka zdatna formuvati 100 milyardiv shem kozhna z yakih zdatna zapuskati vlasnu programu Ce yavlyaye soboyu znachnij progres u obchislennyah DNK virishuyuchi problemi programovanosti ta masshtabovanosti dlya obchislen zagalnogo priznachennya DIC buli skonstrujovani z vikoristannyam programovanih ventilnih matric na osnovi DNK DPGA i eksperimenti prodemonstruvali yih zdatnist rozv yazuvati matematichni rivnyannya ta potencijno vidkrivaye shlyah dlya zastosuvannya v takih sferah yak diagnostika zahvoryuvan Krim togo doslidniki dosyagli minimalnogo oslablennya signalu sho stalo virishalnim krokom do masshtabovanih ta adaptovanih obchislen DNK Takozh u 2023 roci v naukovomu zhurnali Science Advances bulo predstavleno tehniku zamorozhennya vidtavannya dlya 20 120 kratnogo zbilshennya shvidkosti reakcij v DNK obchislennyah Principi obchislennya DNKObchislennya DNK spirayetsya na unikalni vlastivosti molekul DNK Ci vlastivosti vklyuchayut zdatnist DNK zberigati j obroblyati velichezni obsyagi informaciyi paralelno yiyi visoku shilnist informaciyi ta zdatnist vikonuvati operaciyi na molekulyarnomu rivni U DNK obchislennyah informaciya predstavlena za dopomogoyu lancyugiv DNK Chotiri nukleotidni osnovi adenin A citozin C guanin G i timin T sluzhat osnovnimi odinicyami informaciyi Obchislennya zdijsnyuyetsya shlyahom manipulyuvannya ta kombinuvannya cih nitok DNK za dopomogoyu biohimichnih reakcij Tehnika obchislennya DNKPeremishennya lancyuga DNK Cya tehnika peredbachaye vikoristannya molekul DNK yaki mozhut zv yazuvatisya z pevnimi poslidovnostyami DNK i zamishati inshi lancyugi peredbachuvanim chinom Ce dozvolyaye realizuvati logichni vorota ta prosti obchislyuvalni procesi DNK fermenti DNK fermenti ye katalitichnimi molekulami yaki mozhut vikonuvati specifichni himichni reakciyi z DNK Yih mozhna vikoristovuvati dlya provedennya fermentativnih obchislen i posilennya signaliv u sistemah na osnovi DNK DNK origami DNK origami peredbachaye zgortannya lancyugiv DNK u pevni formi ta strukturi Jogo vikoristovuvali dlya stvorennya skladnih DNK nanopristroyiv yaki mozhut vikonuvati obchislennya v molekulyarnomu masshtabi Tehnika Adlemana Originalna tehnika obchislennya DNK Adlemana peredbachaye koduvannya obchislyuvalnoyi zadachi v lancyugah DNK vikonannya operacij nad lancyugami za dopomogoyu biohimichnih reakcij a potim otrimannya rishennya shlyahom sposterezhennya za otrimanimi modelyami DNK ZastosuvannyaObchislennya DNK pokazalo perspektivu v kilkoh sferah zokrema v nastupnih Problemi optimizaciyi Obchislennya DNK bulo zastosovano dlya virishennya problem optimizaciyi takih yak zadacha komivoyazhera rozfarbovuvannya grafiv i zgortannya bilkiv Velicheznij paralelizm i zdatnist zberigati informaciyu roblyat DNK dobre pridatnoyu dlya virishennya takih problem Doslidzhennya 2023 roku stalo virishalnim krokom do masshtabovanih ta adaptovanih obchislen DNK Kriptografiya Metodi shifruvannya na osnovi DNK doslidzhuvalisya yak potencijne rishennya dlya bezpechnogo zv yazku Molekuli DNK mozhna vikoristovuvati dlya koduvannya ta dekoduvannya informaciyi zabezpechuyuchi novij pidhid do algoritmiv shifruvannya Zberigannya danih DNK maye potencial dlya zberigannya velicheznih obsyagiv informaciyi v kompaktnij formi Doslidniki rozrobili metodi koduvannya ta otrimannya cifrovih danih u molekulah DNK sho vidkrivaye mozhlivosti dlya trivalogo zberigannya danih iz visokoyu shilnistyu U statti 2023 roku opublikovanij v Nature Communications doslidniki dokladno opisali metod zahoplennya dvovimirnih svitlovih vizerunkiv u DNK shlyahom vikoristannya optogenetichnih shem dlya zapisu svitla v DNK koduvannya prostorovih misc za dopomogoyu shtrih koduvannya ta otrimannya zberezhenih zobrazhen za dopomogoyu visokoproduktivnogo sekvenuvannya nastupnogo pokolinnya Doslidniki prodemonstruvali koduvannya kilkoh zobrazhen u DNK zagalnoyu dovzhinoyu 1152 biti vibirkove otrimannya zobrazhen a takozh stijkist do visihannya tepla ta ultrafioletovogo viprominyuvannya Takozh doslidniki prodemonstruvali uspishne multipleksuvannya z vikoristannyam kilkoh dovzhin hvil svitla zahoplyuyuchi 2 rizni zobrazhennya odnochasno za dopomogoyu chervonogo ta sinogo svitla Takim chinom doslidniki stvorili zhivu cifrovu kameru prokladayuchi shlyah za yih slovami do integraciyi biologichnih sistem iz cifrovimi pristroyami Biomedicina Diagnostika Stattya 2022 roku opublikovana v Applied Science predstavila novu koncepciyu stvorennya biochipiv za dopomogoyu biomolekulyarnih DNK komp yuteriv pidkreslyuyuchi yihnij potencial u avtomatizaciyi procesiv PLR Zaproponovanij pidhid Queue PCR oznachaye nove zastosuvannya biomolekulyarnih komp yuteriv proponuyuchi mozhlivosti dlya avtomatizaciyi metodiv molekulyarnoyi genetiki ta proponuyuchi integraciyu metodiv mashinnogo navchannya dlya proektuvannya biochipiv na osnovi unikalnih nukleotidnih poslidovnostej Vikliki ta perspektivni napryamkiNezvazhayuchi na te sho obchislennya DNK mozhe buti perspektivnoyu tehnologiyeyu neobhidno virishiti kilka problem persh nizh jogo mozhna bude shiroko zastosovuvati Ci vikliki vklyuchayut visoku kilkist pomilok pov yazanih z biohimichnimi reakciyami visoku vartist sintezu ta sekvenuvannya DNK a takozh skladnist masshtabuvannya sistem na osnovi DNK Majbutni doslidzhennya DNK komp yuteriv spryamovani na podolannya cih problem i poshuk novih zastosuvan Progres u sintezi DNK tehnologiyah sekvenuvannya ta metodah vipravlennya pomilok ye virishalnimi dlya realizaciyi povnogo potencialu obchislen DNK Div takozhBiomolekulyarna elektronika Genetichna inzheneriya Sintetichna genomika Kvantovij komp yuter Nanokomp yuter Supramolekulyarna himiya Nanomedicina Nanoinzheneriya Nanotehnologiyi Bioinzheneriya BiotehnologiyaLiteraturaKnigi Ilan Shomorony Reinhard Heckel 2022 Information Theoretic Foundations of DNA Data Storage Now Publishers s 120 ISBN 978 1680839562 Demidov Vadim V 2020 DNA beyond genes from data storage and computing to nanobots nanomedicine and nanoelectronics Cham Springer ISBN 978 3 030 36434 2 Namasudra Suyel Deka Ganesh Chandra 2019 Advances of DNA computing in cryptography Milton Chapman and Hall CRC ISBN 978 1 351 01139 6 Statti Lv Hui Xie Nuli Li Mingqiang ta in 13 veresnya 2023 DNA based programmable gate arrays for general purpose DNA computing Nature angl s 1 9 doi 10 1038 s41586 023 06484 9 Nagipogu Rajiv Teja Fu Daniel Reif John H 4 travnya 2023 A survey on molecular scale learning systems with relevance to DNA computing Nanoscale angl doi 10 1039 D2NR06202J Doricchi Andrea Platnich Casey M Gimpel Andreas ta in 2022 Emerging Approaches to DNA Data Storage Challenges and Prospects ACS Nano angl 16 11 doi 10 1021 acsnano 2c06748 Zhang Lichao Lv Yuanyuan Xu Lei Zhou Murong 2022 A Review of DNA Data Storage Technologies Based on Biomolecules Current Bioinformatics angl 17 1 s 31 36 doi 10 2174 1574893616666210813101237 Scudellari Megan 29 grudnya 2015 DNA for data storage and computing Proceedings of the National Academy of Sciences angl 112 52 s 15771 15772 doi 10 1073 pnas 1520100112 Kevin N Lin Kevin Volkel James M Tuck amp Albert J Keung 2020 Dynamic and scalable DNA based information storage Nature Communications angl 11 2981 doi 10 1038 s41467 020 16797 2 PosilannyaHow Stuff Works explanation 21 lyutogo 2016 u Wayback Machine Ars Technica 23 bereznya 2021 u Wayback Machine Japanese Researchers store information in bacteria DNA 9 lipnya 2019 u Wayback Machine International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming 25 lyutogo 2020 u Wayback Machine LiveScience com How DNA Could Power Computers Ce nezavershena stattya pro informacijni tehnologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Ce nezavershena stattya z molekulyarnoyi biologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi PrimitkiService Robert 2 bereznya 2017 DNA could store all of the world s data in one room Science doi 10 1126 science aal0852 ISSN 0036 8075 Procitovano 29 grudnya 2023 AbdelRassoul Roshdy Ieee Sm Abd El Bary Abd El Menem El Ebshihy Aya 1 sichnya 2020 LNA Design Optimization Using DNA Computing Journal of Physics Conference Series T 1447 1 s 012048 doi 10 1088 1742 6596 1447 1 012048 ISSN 1742 6588 Procitovano 29 grudnya 2023 Gao Jiechao Xie Tiange 1 sichnya 2023 Namasudra Suyel red Chapter Three DNA computing in cryptography Advances in Computers T 129 Elsevier s 83 128 doi 10 1016 bs adcom 2022 08 002 Hiratani Moe Kawano Ryuji 17 lipnya 2018 DNA Logic Operation with Nanopore Decoding To Recognize MicroRNA Patterns in Small Cell Lung Cancer Analytical Chemistry angl T 90 14 s 8531 8537 doi 10 1021 acs analchem 8b01586 ISSN 0003 2700 Procitovano 29 grudnya 2023 Yang Qianyun Wang Ruiyan Wu Kun Li Di 15 veresnya 2023 DNA Processor Modules Enabled Pattern Recognition of Extracellular Vesicles for Facile Cancer Diagnosis Chinese Journal of Chemistry angl T 41 18 s 2269 2274 doi 10 1002 cjoc 202300135 ISSN 1001 604X Procitovano 29 grudnya 2023 Lv Hui Xie Nuli Li Mingqiang Dong Mingkai Sun Chenyun Zhang Qian Zhao Lei Li Jiang Zuo Xiaolei 13 veresnya 2023 DNA based programmable gate arrays for general purpose DNA computing Nature angl s 1 9 doi 10 1038 s41586 023 06484 9 ISSN 1476 4687 Procitovano 15 veresnya 2023 Zhu Yun Xiong Xiewei Cao Mengyao Li Li Fan Chunhai Pei Hao 25 serpnya 2023 Accelerating DNA computing via freeze thaw cycling Science Advances angl T 9 34 doi 10 1126 sciadv aax7983 ISSN 2375 2548 PMC 10456841 PMID 37624882 Procitovano 29 grudnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Lv Hui Li Qian Shi Jiye Fan Chunhai Wang Fei 16 chervnya 2021 Biocomputing Based on DNA Strand Displacement Reactions ChemPhysChem angl T 22 12 s 1151 1166 doi 10 1002 cphc 202100140 ISSN 1439 4235 Procitovano 26 travnya 2023 Mailloux Shay Gerasimova Yulia V Guz Nataliia Kolpashchikov Dmitry M Katz Evgeny 26 travnya 2015 Bridging the Two Worlds A Universal Interface between Enzymatic and DNA Computing Systems Angewandte Chemie International Edition angl T 54 22 s 6562 6566 doi 10 1002 anie 201411148 PMC 4495919 PMID 25864379 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Sakowski Sebastian Krasinski Tadeusz Sarnik Joanna Blasiak Janusz Waldmajer Jacek Poplawski Tomasz 1 lipnya 2017 A detailed experimental study of a DNA computer with two endonucleases Zeitschrift fur Naturforschung C angl T 72 7 8 s 303 313 doi 10 1515 znc 2016 0137 ISSN 1865 7125 Procitovano 26 travnya 2023 Kearney Cathal J Lucas Christopher R O Brien Fergal J Castro Carlos E 2016 07 DNA Origami Folded DNA Nanodevices That Can Direct and Interpret Cell Behavior Advanced Materials angl T 28 27 s 5509 5524 doi 10 1002 adma 201504733 ISSN 0935 9648 PMC 4945425 PMID 26840503 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya He Zhimei Shi Kejun Li Jinggang Chao Jie 2023 05 Self assembly of DNA origami for nanofabrication biosensing drug delivery and computational storage iScience T 26 5 s 106638 doi 10 1016 j isci 2023 106638 ISSN 2589 0042 PMC 10176269 PMID 37187699 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Ghosal Souvik Bag Sagar Bhowmik Sudipta 2023 01 Unravelling the Drug Encapsulation Ability of Functional DNA Origami Nanostructures Current Understanding and Future Prospects on Targeted Drug Delivery Polymers angl T 15 8 s 1850 doi 10 3390 polym15081850 ISSN 2073 4360 PMC 10144338 PMID 37111997 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Adleman L M 1998 Computing with DNA angl Scientific American doi 10 1038 scientificamerican0898 54 Procitovano 26 travnya 2023 Applications cs stanford edu Procitovano 26 travnya 2023 Ball Philip 13 sichnya 2000 DNA computer helps travelling salesman Nature angl doi 10 1038 news000113 10 ISSN 1476 4687 Procitovano 26 travnya 2023 Marwan Samiha Shawish Ahmed Nagaty Khaled 1 grudnya 2016 DNA based cryptographic methods for data hiding in DNA media Biosystems angl T 150 s 110 118 doi 10 1016 j biosystems 2016 08 013 ISSN 0303 2647 Procitovano 26 travnya 2023 Pavithran Pramod Mathew Sheena Namasudra Suyel Srivastava Gautam 15 kvitnya 2022 A novel cryptosystem based on DNA cryptography hyperchaotic systems and a randomly generated Moore machine for cyber physical systems Computer Communications angl T 188 s 1 12 doi 10 1016 j comcom 2022 02 008 ISSN 0140 3664 Procitovano 26 travnya 2023 Satir Esra Kendirli Oguzhan 1 kvitnya 2022 A symmetric DNA encryption process with a biotechnical hardware Journal of King Saud University Science angl T 34 3 s 101838 doi 10 1016 j jksus 2022 101838 ISSN 1018 3647 Procitovano 26 travnya 2023 Gasimov V A Mammadov J I 1 sichnya 2020 DNA based image encryption algorithm IOP Conference Series Materials Science and Engineering T 734 1 s 012162 doi 10 1088 1757 899x 734 1 012162 ISSN 1757 8981 Procitovano 26 travnya 2023 Yiming Dong Fajia Sun Zhi Ping ta in 2020 DNA storage research landscape and future prospects academic oup com National Science Review Volume 7 Issue 6 doi 10 1093 nsr nwaa007 PMC 8288837 PMID 34692128 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Yavne vikoristannya ta in u last dovidka Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Doricchi Andrea Platnich Casey M Gimpel Andreas Horn Friederikee Earle Max Lanzavecchia German Cortajarena Aitziber L Liz Marzan Luis M Liu Na 22 listopada 2022 Emerging Approaches to DNA Data Storage Challenges and Prospects ACS Nano angl T 16 11 s 17552 17571 doi 10 1021 acsnano 2c06748 ISSN 1936 0851 PMC 9706676 PMID 36256971 Procitovano 26 travnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Antonini Marc Cruz Luis Silva Eduardo da Dimopoulou Melpomeni Ebrahimi Touradj Foessel Siegfried Antonio Eva Gil San Menegaz Gloria Pereira Fernando 21 sichnya 2022 DNA based Media Storage State of the Art Challenges Use Cases and Requirements version 7 0 angl Procitovano 26 travnya 2023 Ilan Shomorony Reinhard Heckel 2022 Information Theoretic Foundations of DNA Data Storage eng Now Publishers s 120 ISBN 978 1680839562 Lim Cheng Kai Yeoh Jing Wui Kunartama Aurelius Andrew Yew Wen Shan Poh Chueh Loo 3 lipnya 2023 A biological camera that captures and stores images directly into DNA Nature Communications angl T 14 1 s 3921 doi 10 1038 s41467 023 38876 w ISSN 2041 1723 Procitovano 7 serpnya 2023 Sakowski Sebastian Waldmajer Jacek Majsterek Ireneusz Poplawski Tomasz 2022 01 DNA Computing Concepts for Medical Applications Applied Sciences angl T 12 14 s 6928 doi 10 3390 app12146928 ISSN 2076 3417 Procitovano 15 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya

Дата публікації:
Топ