спасибо за помощь!
Информация о работе
Подробнее о работе
Использование биологических материалов в вычислениях
- 46 страниц
- 2021 год
- 0 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Использование биологических материалов в вычислениях в конечном итоге позволит уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока что это чашка Петри, заполненная нитями ДНК или нейронами, взятыми из пиявки и подключенными к электрическим проводам. По сути, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, и, конечно же, наш мозг является примером биокомпьютера. На протяжении многих тысячелетий человечество пыталось узнать: как появились Земля, человек и все живые существа? Были времена, когда на многие из этих вопросов были даны ответы, но каждое поколение всегда было ближе к вопросам, которые были наиболее актуальными на данном этапе времени. Некоторые постигают истину необычными способами - верой, разумом, интуицией, остальные миллионы - с умом, опытом, знаниями, накопленными в уме, органах чувств.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. Биоинформатика как наука 5
1.1. Сущность биоинформатики 5
1.2. Технология подсчета генома 6
ГЛАВА II. Введение в историю биокомпьютеров 8
2.1. Понятие и сущность биокомпьютеров 8
2.2. История биотехнологии 9
2.3. Развитие биотехнологии в современном мире 11
ГЛАВА III. Строение биокомпьютера 12
3.1. Архитектура биокомпьютера 12
3.2. Системные компоненты для биокомпьютеров 13
3.3. Живая память 14
3.4. Биологический микропроцессор 17
ГЛАВА IV. Виды биокомпьютеров 20
4.1. Биохимические компьютеры 20
4.2. Биомеханические компьютеры 20
4.3. Биоэлектронные компьютеры 20
ГЛАВА V. Достижения и будущий потенциал биокомпьютеров 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 23
В настоящее время, когда каждый новый шаг в совершенствовании полупроводниковых технологий дается с возрастающей трудностью, ученые ищут альтернативные возможности для развития вычислительных систем. Естественный интерес ряда исследовательских групп (среди них Оксфордский и Техасский университеты, Массачусетский технологический институт, лаборатории Беркли, Сандиа и Рокфеллера) был вызван естественными методами хранения и обработки информации в биологических системах. Результатом их исследования стал (точнее, еще не появился) гибрид информационных и молекулярных технологий и биохимии - биокомпьютер. Разрабатываются несколько типов биокомпьютеров, в основе которых лежат разные биологические процессы. Это, в первую очередь, разрабатываемые ДНК и клеточные биокомпьютеры.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Актуальная биотехнология №3 (26), 2018 [электронный ресурс] URL: http://elibrary.udsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/17723/702.pdf?sequence=1;
2. Гельфанд Михаил: Биоинформатика и геномика. 10 лекций биоинформатика Михаила Гельфанда о технологиях анализа молекулярно-биологических данных [электронный ресурс] URL: https://postnauka.ru/courses/42433;
3. Джон Лили: Программирование и метопрограммирование человеческого биокомпьютера. Основные допущения [электронный ресурс] URL: https://gtmarket.ru/library/basis/4345/4349#contents;
A. A. Green, J. Kim, D. Ma, P. A. Silver, J. J. Collins, P. Yin, Complex cellular logic computation using ribocomputing devices. Nature 548, 117–121 (2017);
4. J. Genot, J. Bath, A. J. Turberfield, Reversible logic circuits made of DNA. J. Am. Chem. Soc. 133, 20080–20083 (2011);
5. P. de Silva, S. Uchiyama, Molecular logic and computing. Nat. Nanotechnol. 2, 399–410 (2007);
6. Kumar, S. Kim, J.-M. Nam, Plasmonically engineered nanoprobes for biomedical applications. J. Am. Chem. Soc. 138, 14509–14525 (2016);
7. S. Urban, M. Fedoruk, M. R. Horton, J. O. Rädler, F. D. Stefani, J. Feldmann, Controlled nanometric phase transitions of phospholipid membranes by plasmonic heating of single gold nanoparticles. Nano Lett. 9, 2903–2908 (2009);
8. Zhou, B. Shi, D. Jin, X. Liu, Controlling upconversion nanocrystals for emerging applications. Nat. Nanotechnol. 10, 924–936 (2015);
9. Jung, P. B. Allen, A. D. Ellington, A stochastic DNA walker that traverses a microparticle surface. Nat. Nanotechnol.;
10. R. Laramy, M. N. O’Brien, C. A. Mirkin, Crystal engineering with DNA. Nat. Rev. Mater. 4, 201–224 (2019);
11. Liu, J. Zhao, F. Tian, L. Cai, W. Zhang, Q. Feng, J. Chang, F. Wan, Y. Yang, B. Dai, Y. Cong, B. Ding, J. Sun, W. Tan, Low-cost thermophoretic profiling of extracellular-vesicle surface proteins for the early detection and classification of cancers. Nat. Biomed. Eng. 3, 183–193 (2019);
12. Y. Zhang, in DNA Computing and Molecular Programming, Y. Sakakibara, Y. Mi, Eds. (Springer Berlin Heidelberg, 2011), pp. 162–175;
13. Y. Zhang, A. J. Turberfield, B. Yurke, E. Winfree, Engineering entropy-driven reactions and networks catalyzed by DNA. Science 318, 1121–1125 (2007);
14. Y. Zhang, G. Seelig, Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions. Nat. Chem.;
15. Bray, Intracellular signalling as a parallel distributed process. J. Theor. Biol.;
16. D. Bray, Protein molecules as computational elements in living cells. Nature;
17. D. Liu, W. Chen, K. Sun, K. Deng, W. Zhang, Z. Wang, X. Jiang, Resettable, multi-readout logic gates based on controllably reversible aggregation of gold nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 4103–4107 (2011);
18. D. V. Talapin, J.-S. Lee, M. V. Kovalenko, E. V. Shevchenko, Prospects of colloidal nanocrystals for electronic and optoelectronic applications. Chem. Rev. 110, 389–458 (2010);
19. Katz, V. Privman, Enzyme-based logic systems for information processing. Chem. Soc. Rev. 39, 1835–1857 (2010);
20. J. N. Zadeh, C. D. Steenberg, J. S. Bois, B. R. Wolfe, M. B. Pierce, A. R. Khan, R. M. Dirks, N. A. Pierce, NUPACK: Analysis and design of nucleic acid systems. J. Comput. Chem. 32, 170–173 (2011);
21. J. Seo, S. Kim, H. H. Park, D. Y. Choi, J.-M. Nam, Nano-bio-computing lipid nanotablet. Sci. Adv. 5, eaau2124 (2019);
22. Ba, J. Rodríguez-Fernández, F. D. Stefani, J. Feldmann, Immobilization of gold nanoparticles on living cell membranes upon controlled lipid binding. Nano Lett. 10, 3006–3012 (2010);
23. Wang, D. W. Brandl, P. Nordlander, N. J. Halas, Plasmonic nanostructures: Artificial molecules. Acc. Chem. Res. 40, 53–62 (2007);
24. Gerd HGMoe-Behrens - THE BIOLOGICAL MICROPROCESSOR, OR HOW TO BUILD A COMPUTER WITH BIOLOGICAL PARTS [электронный ресурс] URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S200103701460026X;
25. K. Salaita, P. M. Nair, R. S. Petit, R. M. Neve, D. Das, J. W. Gray, J. T. Groves, Restriction of receptor movement alters cellular response: Physical force sensing by EphA2. Science 327, 1380–1385 (2010);
26. K. M. Cherry, L. Qian, Scaling up molecular pattern recognition with DNA-based winner-take-all neural networks. Nature 559, 370–376 (2018);
27. L. Qian, E. Winfree, Scaling up digital circuit computation with DNA strand displacement cascades. Science 332, 1196–1201 (2011);
28. M. P. Nikitin, V. O. Shipunova, S. M. Deyev, P. I. Nikitin, Biocomputing based on particle disassembly. Nat. Nanotechnol. 9, 716–722 (2014);
29. R. Yue, Z. Li, G. Wang, J. Li, N. Ma, Logic sensing of MicroRNA in living cells using DNA-programmed nanoparticle network with high signal gain. ACS Sens. 4, 250–256 (2018);
30. R. Peng, X. Zheng, Y. Lyu, L. Xu, X. Zhang, G. Ke, Q. Liu, C. You, S. Huan, W. Tan, Engineering a 3D DNA-Logic gate nanomachine for bispecific recognition and computing on target cell surfaces. J. Am. Chem. Soc. 140, 9793–9796 (2018);
31. S. Kim, J. E. Park, W. Hwang, J. Seo, Y. K. Lee, J. H. Hwang, J. M. Nam, Optokinetically encoded nanoprobe-based multiplexing strategy for microRNA profiling. J. Am. Chem. Soc. 139, 3558–3566 (2017);
32. S. A. Kazane, D. Sok, E. H. Cho, M. Loressa, P. Kuhn, P. G. Schultz, V. V. Smider, Site-specific DNA-antibody conjugates for specific and sensitive immuno-PCR. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 3731–3736 (2012);
33. Thamarasee Jeewandara - Nanoparticle-based computing architecture for nanoparticle neural networks. 2020 - [электронный ресурс] URL: https://phys.org/news/2020-09-nanoparticle-based-architecture-nanoparticle-neural-networks.html;
34. T. Wiegand, M. Fratini, F. Frey, K. Yserentant, Y. Liu, E. Weber, K. Galior, J. Ohmes, F. Braun, D. P. Herten, S. Boulant, U. S. Schwarz, K. Salaita, E. A. Cavalcanti-Adam, J. P. Spatz, Forces during cellular uptake of viruses and nanoparticles at the ventral side. Nat. Commun. 11, 32 (2020);
35. T. Song, A. Eshra, S. Shah, H. Bui, D. Fu, M. Yang, R. Mokhtar, J. Reif, Fast and compact DNA logic circuits based on single-stranded gates using strand-displacing polymerase. Nat. Nanotechnol. 14, 1075–1081 (2019);
36. T. Song, H. Liang, Synchronized assembly of gold nanoparticles driven by a dynamic DNA-fueled molecular machine. J. Am. Chem. Soc. 134, 10803–10806 (2012).
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
