Datorer av DNA av Linus Källberg I

Datorer av DNA av Linus Källberg

I en kubikcentimeter DNA…

I en kubikcentimeter DNA… Lagringskapacitet: 1 000 000 CD-skivor!

I en kubikcentimeter DNA… Lagringskapacitet: 1 000 000 CD-skivor! Beräkningskraft: 10 000 000 beräkningar parallellt!

Innehåll • • • DNA-molekylen Leonard Adlemans experiment Potential Problem Föreslagna tillämpningar Moderna framsteg

DNA-molekylen • Kedja av nukleotider

DNA-molekylen • Kedja av nukleotider • 4 baser – A, T, C och G

DNA-molekylen Watson-Crick-komplementaritet

DNA-molekylen Watson-Crick-komplement

Leonard Adlemans experiment År 1994 läste datalogen Leonard Adleman från University of Southern California en bok om DNA och insåg att DNA-molekylers beteenden påminner mycket om beräkningsutföranden.

Leonard Adlemans experiment Hamiltonvägsproblemet

Leonard Adlemans experiment Unika strängar för varje nod, 20 nukleotider långa.

Leonard Adlemans experiment Strängarna för kanterna fick utgöras av WCkomplementen till nodsträngarna.

Leonard Adlemans experiment Adleman blandade trettiotusen miljarder kopior av kantsträngarna med lika många nodsträngar.

Leonard Adlemans experiment Adleman blandade trettiotusen miljarder kopior av kantsträngarna med lika många nodsträngar. WC-komplementariteten gjorde att strängarna fäste sig vid varandra i olika slumpartade dubbelsträngar.

Leonard Adlemans experiment Adleman blandade trettiotusen miljarder kopior av kantsträngarna med lika många nodsträngar. WC-komplementariteten gjorde att strängarna fäste sig vid varandra i olika slumpartade dubbelsträngar. Varje sådan sammankoppling kunde tolkas som ett lösningsförslag – en väg genom grafen.

Leonard Adlemans experiment Exempel

Leonard Adlemans experiment Slutligen filtrerade han bort alla lösningsförslag som • inte började i nod 0 och slutade i nod 6, • inte var 140 nukleotider långa, och • inte gick genom alla städerna. De kvarvarande dubbelsträngarna måste beskriva hamiltonvägar genom grafen.

Potential • • • Lagringskraft Parallella beräkningar Billigt Energisnålt Fungerar bra i våta miljöer, t ex inuti människokroppen

Problem • • Otympliga metoder för att manipulera DNA Oprecisa metoder för manipulera DNA Autonomi Universalitet

Föreslagna tillämpningar DNA-datorer kommer möjligen komplettera konventionella datorer snarare än ersätta dem. Det finns ett antal föreslagna tillämpningar: • Dekryptering • Inuti människokroppen

Moderna framsteg • 1996, Rochester University – Booleska grindar av DNA. • 2001, Weizmann Institute of Science (Israel) – En enkel turingmaskin av DNA. • 2003, Columbia University och University of New Mexico – MAYA I.

Moderna framsteg • 2004, Weizmann Institute of Science (Israel) – En DNA-dator som kan diagnostisera cancer. • 2006, Columbia University och University of New Mexico – MAYA II.