Биологические вычисления

Концептуальный метод вычислений

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]} В качестве области биологические вычисления могут включать изучение вычислений системной биологии , выполняемых биотой ^{[3] [4] [5] [6] [7]} разработку алгоритмов , основанных на вычислительных методах биоты. , ^[8] проектирование и проектирование производимых вычислительных устройств с использованием компонентов синтетической биологии ^{[9] [10]} и компьютерных методов анализа биологических данных, ^[11] в других местах называемых вычислительной биологией или биоинформатикой .

По мнению 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, начиная с автоматов фон Неймана и нейронных сетей Маккаллоха-Питтса , нам до сих пор не хватает принципов, чтобы точно понять, как выполняются вычисления в живой, или активной, материи». ^[12]

Логические схемы можно построить с помощью слизевиков . ^{[13] В экспериментах} с распределенными системами они использовались для аппроксимации графов автомагистралей. ^[14] Слизевик Physarum polycephalum способен вычислить высококачественные приближенные решения задачи коммивояжера — комбинаторного теста с экспоненциально возрастающей сложностью — за линейное время . ^[15] Грибы, такие как базидиомицеты, также можно использовать для построения логических схем. В предлагаемом грибковом компьютере информация представлена ​​всплесками электрической активности, вычисления реализуются в сети мицелия , а интерфейс реализуется через плодовые тела. ^[16]

Смотрите также

• Мокрые ПО
• Биологическая нейронная сеть
• Искусственный нейрон
• Биологические вычисления
• Игра с нулевым игроком

Рекомендации

1. Митчелл М (21 сентября 2010 г.). «Биологический расчет». 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. Брэй Д. (2009). Wetware: компьютер в каждой живой клетке . Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета. ISBN 978-0-300-14173-3.
5. Митчелл М (2010). «Биологические вычисления» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 октября 2013 г.
6. «Информация и энтропия в биологических системах». Семинар НИМБиос . 2015.
7. Дин С (2019). «Как растения распознают времена года с помощью молекулярной памяти». Королевское учреждение.
8. Ламм Э., Унгер Р. (2011). Биологический расчет . Чепмен и Холл/CRC.
9. Группа биологических вычислений в Массачусетском технологическом институте - Psrg.csail.mit.edu «Группа биологических вычислений в Массачусетском технологическом институте». Архивировано из оригинала 30 октября 2013 г. Проверено 23 октября 2013 г.
10. Регот С., Масия Дж., Конде Н., Фурукава К., Челлен Дж., Петерс Т. и др. (январь 2011 г.). «Распределенные биологические вычисления с использованием многоклеточных инженерных сетей». Природа . 469 (7329): 207–11. Бибкод : 2011Natur.469..207R. дои : 10.1038/nature09679. PMID  21150900. S2CID  4389216.
11. «Биологические вычисления». Исследования Майкрософт .
12. Чу Д., Прокопенко М., Рэй Дж.К. (06 декабря 2018 г.). «Вычисления естественными системами». Фокус на интерфейсе . 8 (6): 20180058. doi :10.1098/rsfs.2018.0058. ПМК 6227810 . 
13. «Вычисления со слизью: логические схемы, построенные с использованием живых слизевиков» . ScienceDaily . Проверено 6 декабря 2019 г.
14. Адамацки А., Акл С., Алонсо-Санс Р., Ван Дессель В., Ибрагим З., Илачински А. и др. (01.06.2013). «Являются ли автомагистрали рациональными с точки зрения слизевика?». Международный журнал параллельных, новых и распределенных систем . 28 (3): 230–248. arXiv : 1203.2851 . дои : 10.1080/17445760.2012.685884. ISSN  1744-5760. S2CID  15534238.
15. «Слизевик может решать экспоненциально сложные проблемы за линейное время | Биология, информатика | Sci-News.com» . Последние научные новости | Sci-News.com . Проверено 06 декабря 2019 г.
16. Адамацкий А (декабрь 2018 г.). «На пути к грибному компьютеру». Фокус на интерфейсе . 8 (6): 20180029. doi :10.1098/rsfs.2018.0029. ПМК 6227805 . ПМИД  30443330.