قمة العلم و التكنولوجيا: DNA Computing

[Joenn]

Rather than using binary code, using a DNA based code.





Scientists could eventually engineer biochemical pathways that are capable of making decisions. This type of control over chemical reactions could be useful for anything from pharmaceuticals to industrial processes

هذا الرسم البياني للاسلاك يحدد نظام

74 DNA Molecules

التي تشكل أكبر دائرة الاصطناعية من نوعه من أي وقت مضى.

الدائرة يحسب الجذر التربيعي لعدد يصل الى 15 وقذائف أسفل إلى أقرب عدد صحيح (الجذر التربيعي المنفصل من 4-Bit عدد صحيح )
أنابيب اختبار الدوائر المصنوعة من

DNA-based logic gates

تتمكن من حساب الجذر التربيعي لعدد يصل الى 15 ، وذلك باستخدام الـDNA وتكرار تسلسل ملزم لإجراء العمليات الحسابية و لكن هذه العمليات تتم ببطىء

عملية حسابية مثل هذه يمكن أن تستغرق فترة تصل الى 10 ساعة -- حتى أجهزة الكمبيوتر المحمولة العضوية ليست بهذا المستوى
لكن الاختراق الحقيقي لكسر فترة بطء تنفيذ هذه العمليات هو في كيفية تمكين هذا النظام من السيطرة على النظم الكيميائية





تمكن باحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا و هو المعهد الاكثر تعقيدا فى مجال بحوث دوائر الـ

Biochemical

وفقا لبحث جديد نشر اليوم

ان الدائرة سيستخدم فيها الحمض النووي بدلا من الـSilicon Transistors


للعمل كـ

Switch ON/OFF

Logic Gates OR/AND








فى الـComputer المعتاد يستخدم الـTransistors للسماح بدخول و خروج الـElectrons

اما فى الDNA Computer

يستخدم قطع صغيرة من

Single-standared DNA

او

Partially double standared DNA





وهذه القطع الصغيرة توضع فى المياة المالحة فى انبوبة الاختبار

The DNA molecules collide in the water and bind together, producing and releasing offspring molecules. These act as the signals, like electrons in a traditional chip, and they travel among the DNA “gates,” connecting the circuit
Pairs of gates can create and-or logic based on the output molecules observed

قال باحثون إنهم طوروا جهاز Computer تم فيه تخزين بيانات الـDNA يستطيع حل مسائل تقليدية في المنطق. ويمكن بتطوير هذا الجهاز أن تكون له استخدامات في عالم الطب.

واستخدمت بيانات الـDNA في السابق لحل مسائل بسيطة، إلا ان نظاما طوره علماء يستطيع أن يجيب بكفاءة على بعض الأسئلة بنعم أو لا.
وصممت شرائط الـDNA بحيث تعطي ضوءا أخضر ليكون الجواب نعم.
ووصف الباحثون في مجلة Teacher Nanotechnology برنامجا يصل ما بين لغة البرمجة الإلكترونية ومفتاح بيانات الـDNA في الكمبيوتر.

وكان الفريق قد عكف خلال الأعوام القليلة الماضية على تطوير نظم حسابات تستند إلى بيانات الـDNA، بما في ذلك اجهزة Computer يمكن أن تشخص وتعالج أمراض السرطان عن بعد.
إلا أن المقاربة الحالية مختلفة تماما، كما قال Prof/Shapiro.


DNA Molecule Arrangement in the Chip

فباستخدام الكيمياء الحيوية المتقدمة تمكننا من زرع برامج بسيطة في المنطق، والتي هي أقرب إلى الطريقة التي يتم فيها برمجة الـComputer.
ويستخدم النظام الذي طوره الباحثون الـMolecules لتمثيل الحقائق والقواعد، وبهذه الطريقة تمكن الفريق من استخدامه للإجابة على أسئلة جزيئية بسيطة.
وتمت تجربة الجهاز أولا بفرضيات بسيطة على غرار (إذا، إذن). كان أحدها كل الرجال فانون ، سقراط رجل، إذن سقراط فان . فحين تم تخزين القاعدة الجزيئية كل الرجال فانون ، والحقيقة الجزيئية سقراط رجل تمكن جهاز الـComputer بالـDNA من الإجابة على السؤال هل سقراط رجل؟ إجابة صحيحة.

ومضى الفريق فصمم استفسارات أكثر تعقيدا تشمل قواعد وحقائق متعددة، وتمكن الجهاز من استنتاج الجواب الصحيح في كل حالة.
وتمت برمجة الجواب في شكل دفقة من الضوء الأخضر، وذلك بتزويد بعض شرائط الـDNA بـEmitted Molecules طبيعيا مرتبط بـMolecule ثان يغطي الضوء.
بعد ذلك يقوم إنزيم متخصص ينجذب إلى الجزيء الذي يمثل الجواب الصحيح، بإزالة الغطاء فيشع الضوء.

وقال Shapiro أن استناد هذا النظام إلى الكيمياء الحيوية المتقدمة لا يعني أنه كـComputer أقل كفاءة من الـComputer التقليدي. وأضاف بالطبع عندما تكون الأمثلة بسيطة كبرنامج المنطق الذي نختبره هذه الأيام فبالإمكان برمجة الجواب بورقة وقلم رصاص، لكن نظريا لا فرق بين برامج الكمبيوتر البسيطة والمعقدة، فكلاهما لا يحسب إلا ما تمت برمجته عليه .

وأكد شابيرو أنه رغم التقدم العلمي الذي يمثله هذا الـComputer إلا أن التطبيق الأمثل له هو في أجهزة حسابية مبرمجة تعمل ذاتيا وتستطيع العمل في بيئة حيوية . وبتعبير آخر أجهزة كمبيوتر تستطيع العمل داخل خلية.

[mohammed_kamal]

ان تقصد خلايا عصبيه
تتحكم ولا انا الى مش فاهم
على فكره انت عقليتك عاليه عليا:D

[ehab7bob]

انا مش فاهم اي حاجة هو ده زي fold@home بس علي dna بدل الامراض ؟

[AboElsaud]

أنا فهمت حاجة واحدة بس
اننا هنستخدم الDNA بدل من السيليكون علشان نشغل بيه الجهاز صح و لا أنا غلطان ؟

[mohammed_kamal]

مش عارف انت بتفكرنى
الخلايا المخيه الى جابوها من مخ طيارين ووضعوها باتصال بالحاسوب
واستطاعت الطيران والتفكير

[PeruRegistan]

طيب يا جماعه ممكن من الأخ العضو يفسرلنا ويوضح لنا أكتر الواحد فصل خالص :ah30:

[alsharkawi_amr]

sorry for writing in English as I've limited access to my PC now

Bio computing is a dream where living origins will replace the silicon in manufacturing processors main chip and any or ram or any other part in your computer

the results will be scary and super fast imagine your smart phone is having a processor as fast as a server based on dual XEON processors what you can expect from your normal home PC

that will change our prospective in life as the applications will be no more limited by any hardware capabilities as you hardware will run latterly by the speed of light

Thank you for your amazing input Joenn hope to see the cold fusion soon and solve all energy problems too

[MaM3bS]

انتو عارفين معنى الكلام ده ايه على قد ما فهمت هيبقى فى انسان الى زى افلام ترمنيتور كده بالظبط :eek:

[shark74]

انتو عارفين معنى الكلام ده ايه على قد ما فهمت هيبقى فى انسان الى زى افلام ترمنيتور كده بالظبط :eek:

بالظبط وهو ده الهدف من تطوير كمبيوتر حيوي , هو انك تصنع انت بايدك اجسام مناعيه تقضي عالامراض - وده تطبيق اولي بسيط - او ممكن تصنع اعضاء صناعيه لها نفس استجابة الاعضاء الطبيعيه , وممكن تتخيل هما رايحين على فين!!
الفكره كلها هي في انك تصنع كمبيوتر يعيش في بيئه حيويه وبيتفاعل زي الاجسام الحيه , وده من وجهه نظري لو نجح
هيبقى اول اختراق حقيقي لجسم الانسان من حيث كل حاجه , جهاز بالدقه دي وبالنظام ده ممكن يغير في صفات الـ DNA للانسان !!! وساعتها بقى ربنا يحفظنا من النتايج , وهيبقى فيلم زي اللمبي 8 جيجا مش فيلم خيال علمي ولا حاجه ونخش برضه على المتحولون والكلام ده , وعلى فكره عمليا ونظريا النظام الحيوي ميقدرش يتفوق على النظام الكهربائي من حيث السرعه , يعني محدش يقولي هما بيطوروا الكمبيوتر ده عشان يبقى اسرع من العادي " مش ده الهدف خالص "

[Joenn]

حوسبة الـDNA هي شكل من أشكال الحوسبة التي تستخدم الـDNA والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الجزيئي بدلا من تقنيات الحاسوب التقليدية المعتمدة على الـSilicon. حوسبة الـDNA أو الحوسبة البيولوجية الجزيئية بشكل أعم هي مجال سريع التطور ومتعدد الاختصاصات. يتعلق البحث والتطوير في هذا المجال بنظرية وتجارب وتطبيقات حوسبة الـDNA.

توفر حوسبة الـDNA استهلاك طاقة أقل من حواسيب الـSilicon التقليدية. يستخدم الـDNA الـ(ATP) كوقود يسمح بعملية الربط أو كوسيلة لتسخين الخيط لفك الرابطة. على سبيل المثال، سجل KAHAN حدوث 109 انتقالا كل ثانية باستهلاك طاقة يساوي 10W−10W. كما وسجل SHAPIRO نظاما ينتج x 10117.5 في 4000 ثانية مما يتسبب في معدل استهلاك طاقة يساوي W10−10W.
تعتبر حواسيب الـDNA أسرع وأصغر من أي حاسوب تم بناؤه إلى الآن في حالة بعض المشاكل المتخصصة. علاوة على ذلك، فقد تم إثبات نجاح عمل حسابات رياضية معينة على حاسوب الـDNA.
هناك طرق عديدة لبناء جهاز حاسوبي اعتمادا على الـDNA ولكل منها مساوئها وحسناتها. معظمها يبني الـLogic gates الأساسية (OR/AND/NOT) المتعلقة بالمنطق الرقمي المنطلق من قاعدة DNA. تشمل القواعد المحتلفة إنزيمات الـDNA (Deoxyoligonucleotides) والإنزيمات (DNA Tiling).

[CR@N$H]

الBioComputer هو حلم لكل عالم في مجال تصميم المعالجات فهناك الكثير و الكثير من المحاولات لاستغلال جميع أشكال الخلايا الحية و اجزائها لحل المعضلات الرياضية بل و أيضا هناك الكثير من المحاولات الجادة للاستفادة من الكائنات احادية الخلية في العمليات المنطقية المعقدة التي يصعب على الحاسب العادي القيام بها "مثل تفسير الحاجة أو الرغبة و هذه الأمور مازالت مستحيلة على الحاسب" ولكن اتوقع وتوقع شخصي أن مثل هذه الأمور مازالت في بداياتها ومازالت تحتاج إلى الكثير و الكثير من الوقت قبل أن تصبح عملية

[jamal alden]

بصراحة شي مذهل جدا و تطور كبير بمجال التكنولوجيا الحالية حتى اني لسع ما فهمت مثل العادة بس شي متطور فوق العادة
شكرا اخي الكريم على موضوعك الحلو

[mohammed_kamal]

الBioComputer هو حلم لكل عالم في مجال تصميم المعالجات فهناك الكثير و الكثير من المحاولات لاستغلال جميع أشكال الخلايا الحية و اجزائها لحل المعضلات الرياضية بل و أيضا هناك الكثير من المحاولات الجادة للاستفادة من الكائنات احادية الخلية في العمليات المنطقية المعقدة التي يصعب على الحاسب العادي القيام بها "مثل تفسير الحاجة أو الرغبة و هذه الأمور مازالت مستحيلة على الحاسب" ولكن اتوقع وتوقع شخصي أن مثل هذه الأمور مازالت في بداياتها ومازالت تحتاج إلى الكثير و الكثير من الوقت قبل أن تصبح عملية

A I
a i artificial intelligence

[CR@N$H]

لا ليست الذكاء الصنعي فهذا الأخير عبارة عن شبكات برمجية تشبه في عملها و تركيبها الخلايا العصبية لدى البشر و يتم تدريب هذه الشبكات على اداء مهمات معينة و محددة كالتعرف على شكل معين أو رمز او وجه وما إلى هناك من امور مشابه .
أما الحواسيب الحيوية فمن المتوقع انها ستسخدم خلايا حية كالكائنات احادية الخلية "كالبراميسيوم و بعض انواع الجراثيم" كوحدة معالجة