Биологические вычисления

Концептуальный метод вычисления

Концепция биологических вычислений предполагает, что живые организмы выполняют вычисления, и что как таковые абстрактные идеи информации и вычислений могут быть ключом к пониманию биологии. ^{[1] [2]} Как область, биологические вычисления могут включать изучение вычислений системной биологии , выполняемых биотой ^{[3] [4] [5] [6]} [ ^7] разработку алгоритмов, вдохновленных вычислительными методами биоты, ^[8] проектирование и проектирование промышленных вычислительных устройств с использованием компонентов синтетической биологии ^{[9] [10]} и компьютерных методов для анализа биологических данных, ^[11] в другом месте называемых вычислительной биологией или биоинформатикой .

По словам Доминика Чу, Михаила Прокопенко и Дж. Кристиана Дж. Рэя, «самый важный класс естественных компьютеров можно найти в биологических системах , которые выполняют вычисления на нескольких уровнях. От молекулярных и клеточных сетей обработки информации до экологии , экономики и мозга, жизнь вычисляет. Несмотря на повсеместное согласие по этому факту, восходящее к автоматам фон Неймана и нейронным сетям Маккалока-Питтса , у нас до сих пор нет принципов, чтобы строго понимать, как вычисления производятся в живой или активной материи». ^[12]

Логические схемы могут быть построены с помощью слизевиков . ^{[13] Эксперименты} с распределенными системами использовали их для аппроксимации графов автомагистралей. ^[14] Слизевик Physarum polycephalum способен вычислять высококачественные приближенные решения задачи коммивояжера , комбинаторного теста с экспоненциально возрастающей сложностью, за линейное время . ^[15] Грибы, такие как базидиомицеты, также могут быть использованы для построения логических схем. В предлагаемом грибковом компьютере информация представлена ​​всплесками электрической активности, вычисление реализовано в сети мицелия , а интерфейс реализован через плодовые тела. ^[16]

Смотрите также

• Мокрое оборудование
• Биологическая нейронная сеть
• Искусственный нейрон
• Биологические вычисления
• Игра без игроков

Ссылки

1. Митчелл М (2010-09-21). «Биологические вычисления». Публикации и презентации факультета компьютерных наук .
2. Дидалес, К. (2006) Живые компьютеры — интеллектуальные пластиковые машины.
3. Дидалес К (2007). «Бытие — наше новое понимание смысла жизни».
4. Брей Д. (2009). Wetware: компьютер в каждой живой клетке . Нью-Хейвен: Yale University Press. ISBN 978-0-300-14173-3.
5. Митчелл М (2010). "Биологические вычисления" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-10-23.
6. "Информация и энтропия в биологических системах". NIMBios Workshop . 2015.
7. Дин С. (2019). «Как растения распознают времена года с помощью молекулярной памяти». Королевский институт.
8. Ламм Э., Унгер Р. (2011). Биологические вычисления . Chapman and Hall/CRC.
9. Группа биологических вычислений в MIT - Psrg.csail.mit.edu "Группа биологических вычислений в MIT". Архивировано из оригинала 2013-10-30 . Получено 2013-10-23 .
10. Regot S, Macia J, Conde N, Furukawa K, Kjellén J, Peeters T и др. (январь 2011 г.). «Распределенные биологические вычисления с использованием многоклеточных инженерных сетей». Nature . 469 (7329): 207–11. Bibcode :2011Natur.469..207R. doi :10.1038/nature09679. PMID  21150900. S2CID  4389216.
11. «Биологические вычисления». Microsoft Research .
12. Чу Д., Прокопенко М., Рэй Дж. К. (2018-12-06). "Вычисления естественными системами". Interface Focus . 8 (6): 20180058. doi :10.1098/rsfs.2018.0058. PMC 6227810 . 
13. "Вычисления с помощью слизи: Логические схемы, построенные с использованием живых слизевиков". ScienceDaily . Получено 2019-12-06 .
14. Адамацки А., Акл С., Алонсо-Санс Р., Ван Дессел В., Ибрагим З., Илачински А. и др. (2013-06-01). «Рациональны ли автомагистрали с точки зрения слизевика?». Международный журнал параллельных, развивающихся и распределенных систем . 28 (3): 230–248. arXiv : 1203.2851 . doi :10.1080/17445760.2012.685884. ISSN  1744-5760. S2CID  15534238.
15. "Слизевик может решать экспоненциально сложные задачи за линейное время | Биология, информатика | Sci-News.com". Последние научные новости | Sci-News.com . Получено 2019-12-06 .
16. Adamatzky A (декабрь 2018 г.). «К грибковому компьютеру». Interface Focus . 8 (6): 20180029. doi : 10.1098 /rsfs.2018.0029. PMC 6227805. PMID  30443330.