پاورپوینت آشنایی با کامپیوترهای مولکولی دی ان ای(DNA) 14 اسلاید
— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-
اسلاید ۱ :
چکیده :
توانایی سیلیکون برای ساخت تراشه های کامپیوتری سریعتر، به زودی پایان می یابد. بنابراین دانشمندان، DNA را به عنوان منبع وجایگزینی پاک و مناسب معرفی کرده اند.
تحقیقات روی کامپیوترهای مولکولی بر اساس نظریه دکتر آدلمان، گامهای اولیه خود را بر می دارد. کامپیوترهای مولکولی امروزی ترکیبی از DNA وآنزیم ها هستند و هنوز راهی بسیار طولانی تا به تحقق پیوستن این رویای شیرین مانده است. به نظر می رسد، در آینده از کامپیوترهای DNA می توان در زمینه های مختلفی، از جمله درمان و محاسبات پیچیده استفاده نمود.
اسلاید ۲ :
مقدمه
در داخل هسته تمامی سلول‌های بدن ما یک کامپیوتر ریز و با هوش که بسیار قویتر از تمامی کامپیوترهای جهان است قرار دارد. این کامپیوتر ریز در واقع همان DNA یا ماده ژنتیکی ما است، که تمامی اطلاعات مربوط به زندگی و عملکرد شما را برنامه‌ریزی و تنظیم می‌کند.
مطابق قانون مور(Moor Law) هر ۱۸ ماه، تعداد قطعات الکترونیکى موجود در تراشههاى کامپیوترى دو برابر می‌شود و سرعت نیز چند برابر افزایش مییابد.
تراشه سازان، سالهاست که به دنبال جایگزینى براى سیلیکون هستند که این جایگزینى، همان مولکول DNA موجود در سلولهاى ارگانیسم زنده است؛ منبعى فراوان و ارزان که بر خلاف مواد سمى ریزپردازندههاى رایج، از نظر مسائل زیست محیطى، منبعى پاک محسوب می‌شود.
اسلاید ۳ :
کامپیوترهای مولکولی … DNA Computers
هر مولکول ژنتیکی DNAشامل ۴ پایهthymine(T) , adenine(A) cytosine(C) وguanine(G) میباشد که به یکدیگر پیچیده شده‌اند. زبانی که DNA با آن عمل می‌کند با چهار حرف G,C,T,A کدگذاری می‌شود و عملیات محاسباتی را انجام می‌دهد.
پایه‌های شیمیایی مولکول DNA، از نظر بیولوژیکی از قوانینی خاص پیروی می‌کنند به این صورت که پایه A همیشه با T و پایه C همیشه با G، پیوند برقرار می‌کند، که این خواص قابلیت پردزاش اطلاعات را به مولکول DNA می‌دهد.
اسلاید ۴ :
سال ۱۹۹۴ م. دانشگاه کالیفرنیاى جنوبى، دانشکده مهندسى کامپیوتر.
همه چیز مهیا بود تا دکتر لئوناردو آدلمان، ایده حیرتآور خود را مطرح کند؛ به این نتیجه رسید که مولکول های DNA دارای پتانسیلِ محاسباتی هستند لئوناردو آدلمان توانست توانایى مولکول DNA را در حل مسائل پیچیده ریاضى به اثبات رساند. نتایج این تحقیقات که در ژورنال Science (آگوست ۱۹۹۴ م.) براى اولین بار منتشر گردید، جهان را شگفتزده نمود. به طورى که انجام محاسبات در سطح مولکولى و با کمک مولکول حیات، یعنى DNA سرآغاز تحولى تاریخى در عرصه محاسبات و پیدایش نسل جدید کامپیوترها گردید.
آدلمان به کمک تکنیکى جالب توانست براى یکى از مشهورترین مسائل محاسباتى، یعنى مسئله مسیر همیلتونى (HP/ Hamiltonian Path Directed) یا همان مسئله ی فروشنده – دورهگرد (TSP/ Traveling Salesman Problem) – راه حلى پیدا کند.
اسلاید ۵ :
اهمیت ایده آدلمان را میتوان این گونه بیان داشت:
۱- تشریح امکان استفاده از مولکول DNA در حل مسائل کلاسیک ریاضى که به کمک روشهاى مرسوم محاسباتى غیرممکن مینمود.
۲- انجام محاسبات در سطح مولکولى و رفع موانع کوچکسازى قطعات الکترونیکى در صنعت نیمههادی.
۳- اثبات جنبه منحصر به فرد بودن DNA، به عنوان یک ساختمان دادهای.
۴- اثبات این که DNA به روش پردازش موازى، محاسبات را انجام می‌دهد.
اسلاید ۶ :
نقش اساسی آدلمان به عنوان پدر DNA کامپیوتر:
۱- حل مسأله همیلتون توسط DNAها:
تهیه رشته‌هایی از DNA که هر کدام نمایانگر یک شهر می‌باشند. سپس این مولکول‌ها در یک تیوپ آزمایش با هم ادغام می‌شوند که تعدادی از این رشته‌ها به یکدیگر می‌چسبند و زنجیره‌ای از این رشته‌ها با یکدیگر، یکی از جوابهای ممکن را نمایش می‌دهند.
در عرض چند ثانیه، تمام ترکیبات ممکن از رشته‌های DNA، که نمایانگر جوابها هستند، درون تیوپ آزمایش ساخته می‌شوند.
حال او، مولکول‌های غیر قابل قبول (مثلاً آنهایی که از بعضی شهرها عبور نکرده‌اند و یا از یک شهر دوبار) را از طریق یک سری واکنش‌های شیمیایی حذف می‌کند. در پایان، تنها رشته‌هایی که نشان دهنده مسیرهای درست و قابل قبول مسأله هستند، در تیوپ آزمایش باقی می‌مانند که توسط میکروسکوپ قابل رؤیت می‌باشند
اسلاید ۷ :
۲-استفاده از DNAها، به‌عنوان پروسسور:
تولید گیتهای منطقی متشکل از DNA توسط تیم تحقیقاتی رچستر اولین گام به سوی ساختن یک کامپیوتر با ساختاری مشابه PCهای الکترونیکی میباشد. به جای استفاده از سیگنالهای الکتریکی برای انجام عملیات منطقی این گیتهای منطقی براساس کدهای DNA عمل می‌کنند. آنها تعدادی از مواد ژنتیکی را به‌عنوان ورودی شناسایی کرده و پس از اتصال این اجزا به یکدیگر، یک خروجی منفرد را تشکیل می‌دهند.به‌عنوان مثال، یک گیت ژنتیکی به نام “And”، دو DNA ورودی را با استفاده از قوانین شیمیایی به هم پیوند داده و تشکیل یک ساختار می‌دهد. محققان معتقدند که اگر این گیتهای منطقی به‌وسیله میکروچیپ‌ها با هم ترکیب شوند، تحول بزرگی در ساخت DNA کامپیوترها بوجود خواهد آمد.
