Kalkulator na żywych komórkach. Bezpłatne wiadomości z biblioteki technicznej

NOWOŚCI NAUKI I TECHNOLOGII, NOWOŚĆ W ELEKTRONIKI
Bezpłatna biblioteka techniczna / Kanał wiadomości

Kalkulator żywych komórek

18.05.2013

Korzystając z analogowych obwodów obliczeniowych, naukowcy z Massachusetts Institute of Technology stworzyli żywy kalkulator, który może obliczać logarytmy i wyciągać pierwiastki kwadratowe.

Oryginalny kalkulator bazuje na syntetycznych, czyli wytworzonych w laboratorium żywych komórkach, w których geny są wykorzystywane jako elementy maszyny liczącej. Geny te wykonują obliczenia matematyczne w trybie analogowym, to znaczy są łączone i rozdzielane w procesie liczenia z wykorzystaniem naturalnych funkcji biochemicznych. Ze względu na to, że wykorzystywane są już istniejące mechanizmy komórkowe, żywy kalkulator działa znacznie wydajniej niż hybrydy, które próbują zaszczepić obce „nieożywione” schematy obliczeń cyfrowych.

Obliczenia analogowe za pomocą kalkulatora na żywo powinny być szczególnie przydatne np. przy tworzeniu układów cyfrowo-analogowych wykrywających progowe stężenie pewnych cząsteczek. Innymi słowy, w oparciu o nową technologię możliwe jest stworzenie wysoce skutecznych metod wczesnego wykrywania chorób.

Stworzenie żywego kalkulatora rozpoczęło się od odkrycia podobieństwa między analogowymi obwodami tranzystorowymi a obwodami procesów chemicznych zachodzących wewnątrz komórki. W 2011 roku udało im się nawet zasymulować biologiczne interakcje między DNA a białkami za pomocą obwodu elektronicznego składającego się tylko z 8 tranzystorów.

W nowej pracy naukowcy zrobili coś przeciwnego: przenieśli analogowe obwody elektroniczne do żywych komórek. Obliczenia analogowe w przypadku biologii są bardziej wydajne niż cyfrowe, zwłaszcza gdy nie jest wymagana duża dokładność obliczeń. Obwody analogowe w żywych komórkach wykorzystują naturalne, ciągłe funkcje obliczeniowe, które w naturalnych warunkach zapewniają żywotną aktywność komórek. Na przykład poziom glukozy w żywych komórkach jest analogiczny do prądu lub napięcia w obwodzie elektronicznym.

Kalkulator na żywo stworzony w MIT działa po prostu. Aby stworzyć obwód analogowy zdolny do dodawania lub mnożenia i obliczania całkowitej liczby dwóch lub więcej połączeń w komórce, naukowcy wykorzystali kombinację dwóch obwodów, z których każdy reaguje na inny czynnik. W jednym schemacie cukier (arabinoza) działa na czynnik transkrypcyjny, który aktywuje gen kodujący białko zielonej fluorescencji (GFP). W drugim schemacie cząsteczka sygnalizacyjna AHL zawiera również gen wytwarzający GFP. Zatem mierząc całkowitą ilość GFP, można obliczyć całkowitą ilość arabinozy i AHL.

W ten sposób można tworzyć żywe obwody analogowe, które mogą dzielić, wyciągać pierwiastki kwadratowe i wykonywać inne obliczenia. Na razie ta praca to dopiero początek długiej podróży, ale w przyszłości żywe komputery analogowe otworzą zupełnie nowe możliwości. W szczególności znacznie poprawiona zostanie dokładność pomiaru ekspresji genów, wykrywanie molekularne i kontrola żywych komórek.

<< Powrót: German to rywal grafenu 18.05.2013

>> Naprzód: Prototyp pamięci kwantowej 17.05.2013

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Kamera Sony IMX4 581K 24.10.2022

Meizu wprowadził nową kamerę 4K z sensorem Sony IMX581.

Nowością jest cylinder z klipsem do mocowania do monitora. Pośrodku znajduje się odpowiedzialny za fotografowanie sensor Sony IMX581 48 MP z obsługą pixel binningu i kątem widzenia 107°. Aparat obsługuje fotografowanie w formacie 4K z prędkością do 30 kl./s. Wbudowany układ ISP przetwarza obrazy w standardzie 3A, co zapewnia odpowiednią głębię wieloscenowego fotografowania, aby zmaksymalizować jakość.

Moduł posiada sześć profesjonalnych soczewek optycznych, cztery mikrofony i 42 warstwy powłoki antyrefleksyjnej. Mikrofony są „nauczone” do odbierania dźwięków z odległości do 7 m włącznie, chroniąc właściciela przed obcym hałasem poprzez ich odfiltrowanie. Przechwytywanie dźwięków jest zorganizowane zgodnie z zasadą kołową (360°).

Wśród trybów wbudowanych w urządzenie jest śledzenie jednej osoby lub kilku obiektów, tryb konferencyjny oraz tryb panoramiczny.

Koszt urządzenia do sprzedaży w Chinach to 97 dolarów.

Zobacz całość Archiwum wiadomości z nauki i techniki, nowa elektronika

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn