Skocz do zawartości




Zdjęcie

Komputery chemiczne i biochemiczne


  • Zaloguj się, aby dodać odpowiedź
Brak odpowiedzi do tego tematu

#1

Nick
  • Postów: 1095
  • Tematów: 472
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 2
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

Y3c9MTE3MCZjaD01MTM=_src_14396-komputer_

Domena publiczna

 

Najbardziej znany ostatnio w świecie tzw. komputer chemiczny to dzieło Polaków. Pracują nad nim naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Jak się okazało, nawet proste chemiczne związki mogą wykonywać operacje podobne do tych charakterystycznych dla maszyn obliczeniowych.

 

Koncepcja komputera chemicznego polega na tym, aby zamiast sygnałów elektronicznych, czyli zjawisk fi zycznych związanych z ruchem ładunków elektrycznych, wykorzystywać sygnały chemiczne. Polacy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie udowodnili, że proste układy kropel, w których zachodzą reakcje chemiczne, mogą przetwarzać informacje w sposób użyteczny, np. rozpoznając kształt określonego trójwymiarowego obiektu z dużą dokładnością lub prawidłowo klasyfikując komórki nowotworowe do łagodnych albo złośliwych.

 

Eksperymenty prowadzono w pojemniku wypełnionym cienką warstwą roztworu lipidowego w oleju. Niewielkie ilości oscylującego roztworu dodawanego do systemu za pomocą pipety tworzyły krople. Umieszczono je nad końcówkami włókien optycznych doprowadzonych do podstawy pojemnika. Chemicznym fundamentem tej formy pamięci jest reakcja Biełousowa-Żabotyńskiego (BZR). Krople, w których pewne reakcje chemiczne przebiegają w sposób oscylacyjny, czyli powtarzalny, komunikują się ze sobą. Stan wzbudzenia przechodzi z jednej do drugiej, przy czym pierwsza osiąga po tej interakcji "stan spoczynku". Budzi to skojarzenia z interakcjami ładunków elektrycznych w przewodnikach i półprzewodnikach. Ale do chemicznego procesora potrzebne jest jeszcze sterowanie układem.

 

Naukowcy z IChF PAN użyli światła i katalizatora rutenowego. Reakcja zachodząca w kroplach powstrzymywana jest przez niebieskie światło, co oznacza, że przy intensywnym oświetleniu w kroplach ustają oscylacyjne reakcje. Dzięki zmianie oświetlenia określonej kropli można więc zdecydować, czy ma ona być zaangażowana w przetwarzanie informacji, czy też nie, i pobudzić ją do działania wg ustalonego "programu". W przypadku kropli wykorzystywanych do wprowadzania informacji, dłuższy czas naświetlania oznacza większą wartość wprowadzanych współrzędnych przestrzennych.

 

Badacze z Warszawy eksperymentowali ze sposobami wykrywania kształtu sferycznego, biorąc pod uwagę sieci złożone z kropel. By nauczyć system kropel wykrywania kształtu sfery, użyli algorytmów ewolucyjnych. Procedura nauczania trwała pięćset pokoleń. Zamiast współrzędnych przestrzennych punktów o kształcie sfery można je zasilać danymi o innym znaczeniu, np. kojarzonymi z różnymi właściwościami komórek nowotworowych. System mógłby wówczas poszukiwać danych odpowiadających np. chorobom nowotworowym lub złośliwym.

 

W badaniach prowadzonych razem z naukowcami z Uniwersytetu w Jenie, nasi badacze wykazali, że system kropli 5×5 może klasyfikować komórki nowotworowe z komputerowego zestawu danych do nauki Breast Cancer Wisconsin Dataset z dokładnością do 97%.

 

Do bitu w tradycyjnej informatyce, a kubitu w komputerach kwantowych dołącza chit - dodać trzeba więc prosty układ trzech kropli stykających się ze sobą, w którym zachodzą reakcje oscylacyjne.

 

Precyzyjnie rzecz biorąc, do tego zestawu powinna dołączyć jeszcze jednostka odpowiadająca najmniejszej porcji danych w układzie biologicznym, a właściwie biochemicznym, gdyż takie prototypy również już powstają, a jednym z pierwszych był układ stworzony kilka lat temu przez naukowców z Instytutu Badawczego Scripps Research w Kalifornii i Technion - Israel Institute of Technology.

 

Komputer składał się z biomolekuł, które potrafiły odczytywać obraz zakodowany w ludzkim DNA. Na pierwszy rzut oka ów komputer przypominał zwykłą próbówkę wypełnioną jakąś cieczą. Ważne są jednak substancje chemiczne, które wchodzą w skład tego płynu. Wewnątrz próbówki znalazły się molekuły DNA, enzymy DNA oraz ATP (nukleotyd adeninowy), który wykorzystano jako źródło energii.

Zarówno hardware, jak i software tego komputera są wykonane z biomolekuł, które na drodze chemicznych reakcji zmuszają się nawzajem do działania.

 

Osiągnięcie z góry założonych efektów podczas korzystania z urządzenia jest możliwe właśnie dzięki stworzeniu molekuł o określonej budowie, których zachowaniami rządzą zasady ustanowione przez uczonych.

 

źródło

 


  • 3





Użytkownicy przeglądający ten temat: 0

0 użytkowników, 0 gości oraz 0 użytkowników anonimowych

stat4u