Datorer av DNA av Linus Källberg. I en kubikcentimeter DNA…

En presentation över ämnet: "Datorer av DNA av Linus Källberg. I en kubikcentimeter DNA…"— Presentationens avskrift:

1 Datorer av DNA av Linus Källberg

2 I en kubikcentimeter DNA…

3 Lagringskapacitet: 1 000 000 000 000 CD-skivor!

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

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

6 DNA-molekylen Kedja av nukleotider

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

8 DNA-molekylen Watson-Crick-komplementaritet

9 DNA-molekylen Watson-Crick-komplementaritet

10 DNA-molekylen Watson-Crick-komplement

11 DNA-molekylen Watson-Crick-komplement

12 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.

13 Leonard Adlemans experiment Hamiltonvägsproblemet

14 Leonard Adlemans experiment

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

16 Strängarna för kanterna fick utgöras av WC- komplementen till nodsträngarna. Leonard Adlemans experiment

17 Strängarna för kanterna fick utgöras av WC- komplementen till nodsträngarna. Leonard Adlemans experiment

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

19 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

20 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

21 Exempel

22 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. Leonard Adlemans experiment

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

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

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

26 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.

27 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.