Компьютер из бактерий и ДНК

25 октября 2011, вторник 13:43
На прошедшей неделе были опубликованы результаты сразу двух исследований, позволяющих приблизить эру биологических компьютеров.

Новый биологический сенсор находит и анализирует последовательности ДНК

Artificial Intelligence Group из Мадридского политехнического университета опубликовала информацию о создании нового биологического сенсора. Построенный на основе ДНК он может находить и обрабатывать сложные комбинации молекулярных цепочек ДНК, выполняя генетическую диагностику.

Эти сенсоры способны обрабатывать логические импликации (или правила ЕСЛИ-ТО), например, ЕСЛИ симптом 1 и симптом 2 присутствуют, ТО заболевание A, или ЕСЛИ заболевание B, ТО симптомы 2 и 3 должны присутствовать. Сенсоры способны использовать эти логические правила для самостоятельной обработки сложных комбинаций входных генетических сигналов и нахождения соответствующего диагноза.



Используя эти интеллектуальные ДНК сенсоры, как основные строительные блоки, ставится цель сконструировать полученные в искусственных условиях системы способные самостоятельно обнаруживать набор входных симптомов и выдавать диагноз или применять правильное лекарство.


Разработка модульных логических вентилей

Ученые успешно продемонстрировали, возможность создания основных компонентов цифровых устройств из бактерий и ДНК, что позволяет говорить о возможности создания нового поколения биологических вычислительных устройств.

Исследователи из Империал Колледж (Лондон) построили логические вентили, которые используются для обработки информации в таких устройствах как компьютеры и микропроцессоры, из безвредных кишечных бактерий и ДНК. Это самые передовые биологические вентили когда-либо созданные учеными.

Профессор Ричард Китни, из Центра синтетической биологии и инноваций, говорит: “Логические вентили это основные строительные блоки кремниевых схем, на которых основывается вся наша цифровая эра. Без них мы не сможем обрабатывать цифровую информацию. Теперь, когда мы продемонстрировали, что мы можем смоделировать эти компоненты, используя бактерии и ДНК, мы надеемся, что наша работа послужит ключом к созданию нового поколения биологических процессоров, чье использование в обработке информации будет так же важно, как и у их электронных аналогов”.

Команда рассказывает, что преимущество их биологических логических вентилей над предыдущими попытками то, что их поведение подобно их электронным аналогам. Предыдущие исследования только доказывали, что биологические вентили могут быть сделаны.

В новом исследовании, ученые продемонстрировали, как работают эти биологические вентили. В одном эксперименте они показали, как биологический логический вентиль обрабатывает информацию тем же способом, что и его электронный аналог, переключаясь между состояниями "включено" или "выключено".

Ученые сконструировали тип логических вентилей называемых “И вентиль” из бактерии называемой Escherichia coli (E.Coli) или кишечная палочка, которая в нормальном виде находится в кишечнике. Команда изменила E.Coli модифицировав ДНК, что запрограммировало ее для выполнения того же самого процесса переключения состояний "включено-выключено", как и в электронном эквиваленте, при стимуляции химическими соединениями.



Новые биологические вентили являются модульными, это означает, что они могут быть соединены вместе для получения разных типов логических вентилей, давая возможность в будущем создавать более сложные биологические процессоры. В другом эксперименте, исследователи создали “НЕ вентиль” и соединили его с «И вентилем» для получения более сложного “И-НЕ вентиля”.

На следующем этапе исследований ученые попытаются создать сложные схемы, составленные из множества логических вентилей.

Профессор Мартин Бак, один из исследователей, добавляет: "Мы верим, что следующий этап наших исследований может привести к абсолютно новой схеме обработки информации. В будущем мы можем увидеть сложные биологические схемы обработки информации, использующие химические соединения примерно так же, как их использует наше тело в процессе обработки и хранения информации".



Значение этих исследований сложно переоценить. Например, только один “И-НЕ вентиль” используемый в качестве типового элемента позволит реализовать всю необходимую для создания интегральной микросхемы логику. А модель взаимодействия описанных биологических вентилей вплотную приближается к модели построения нашего мозга. И хотя создание подобных сложных структур еще долгое время будет лишь мечтой, подобные исследования закладывают фундамент не только для построения новых «биологических» компьютеров, но и для создания искусственного интеллекта.

И если раньше предполагали, что он будет напоминать человеческий интеллект только принципами функционирования, то сейчас уже можно говорить о теоретически полном подобии. Так что, этические проблемы взаимоотношений людей и искусственного интеллекта, подымаемые многими фантастами, могут стать неотвратимой реальностью.
Оценитe материал

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают