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Computadores de DNA Como Computadores de DNA funcionam Os fabricantes de chips de computador estão empenhados em fazer os próximos microprocessadores processarem a velocidades incríveis. Cedo ou tarde, entretanto, esta competição está fadada a acabar.  Os microprocessadores feitos de silicone alcançarão seus limites de velocidade e miniaturização. Os fabricantes de chips precisarão de um material novo para produzir velocidades de computação mais rápidas.  Você não acreditará onde os cientistas acharam um novo material para construir a próxima geração de microprocessadores. Milhões de supercomputadores naturais existem dentro dos organismos viventes e incluem o seu corpo. As moléculas de DNA (ácido de deoxido ribo nucleoide), o material com que os nossos genes são feitos, eles têm o potencial de executar cálculos mais rapidamente que os mais poderosos supercomputadores humanos construídos. O DNA poderá ser integrado como um chip de computador para criar um biochip que mais rapidamente processará os computadores.  As moléculas de DNA já foram mapeadas para resolver problemas matemáticos complexos.
Computadores de DNA Embora ainda na sua infância, os computadores de DNA serão capazes de armazenar um bilhão de vezes mais dados que seu computador pessoal. Nesta edição, você aprenderá como os cientistas estão usando o material genético para criar nanocomputadores que poderiam tomar o lugar dos microprocessadores silicone baseado na próxima década.  Uma Tecnologia de Fledgling Ainda não podem ser achados computadores de DNA em uma loja de eletrônicos.  A tecnologia ainda está em desenvolvimento, e nem mesmo existia como conceito há uma década atrás. Em 1994, Leonard Adelman introduziu a idéia de usar o DNA para resolver problemas matemáticos complexos.  Adelman, cientista de computação na Universidade da Califórnia Meridional, chegou à conclusão que o DNA tinha potencial computacional depois de ler o livro, Biologia Molecular do Gene, escrita por James Watson que co-descobriu a estrutura do DNA em 1953.  De fato, o DNA é bem parecido a um disco rígido de computador e como tal armazena informações permanentes sobre seus genes.
Computadores de DNA Adelman é chamado de inventor dos computadores DNA. O seu artigo em 1994 no jornal da Ciência esboçava como usar o DNA para resolver um problema matemático famoso, chamou-o de O Caminho de Hamilton, também conhecido como o problema do vendedor ambulante. A meta do problema é achar a rota mais curta entre várias cidades e que só se passe uma vez por cada cidade. Como adiciona mais cidades ao problema, o problema fica mais difícil. Adelman descobriu a rota mais curta entre sete cidades.  Você pode resolver este problema no papel e obter uma solução mais rápida que Adelman fez usando um computador de teste DNA. Aqui estão os passos tomados por Adelman no computador DNA experimental: O universo DNA representa as sete cidades. Em genes, a codificação genética é representada pelas letras A, T, C e G. Alguma sucessão destas quatro letras representava cada cidade e o caminho possível.  Estas moléculas são então misturadas em um tubo de teste, com algumas destes genes do DNA se aglutinam. Uma cadeia destes genes representa uma possível resposta.  Em poucos segundos, todas as possíveis combinações possíveis do DNA representaram respostas as quais foram criadas no tubo de ensaio.
Computadores de DNA Adelman eliminou as moléculas erradas por reações químicas que deixou como herança apenas as rotas que conectam todas as sete cidades.  O sucesso de Adelman com o computador de DNA prova que o DNA pode ser usado para calcular problemas matemáticos complexos. Porém, este primeiro computador de DNA está longe de desafiar os computadores silicone-baseados em termos de velocidade. O computador de Adelman criou um grupo de possíveis respostas muito depressa, mas ocupou dias até que Adelman reduzisse as possibilidades de respostas. Outra desvantagem do seu computador de DNA é que requer ajuda humana. A meta da computação DNA é criar um dispositivo que possa trabalhar independentemente do envolvimento humano.  Três anos depois da experiência, os investigadores na Universidade de Rochester desenvolveram portões de lógica (logic Gates) feitos de DNA.  Os portões de lógica é uma parte vital de como seu computador leva a cabo funções que você comanda Estes portões convertem o código binário que passa pelo computador a uma série de sinais que o computador usa para executar suas operações.  Atualmente, os portões de lógica interpretam sinais de transistores de silicone, e convertem esses sinais em um sinal de saída que permitindo o computador executar funções complexas.
Computadores de DNA A lógica dos portões de DNA de Rochester é o primeiro passo para criar um computador que tenha uma estrutura semelhante à de um PC eletrônico. Em vez de usar sinais elétricos para executar operações lógicas, estas lógicas de portões DNA estarão baseadas nos códigos do DNA.  Eles descobrem fragmentos de material genético como entradas (input), convergem estes fragmentos de entrada e formar uma única saída (output). Por exemplo, um portão genético, chamou AND GATE, une dois DNA´s introduzidos ligando-os quimicamente, eles são presos a uma estrutura end to end (fim a fim), semelhante ao modo que dois Legos são presos a um terceiro Lego. Os investigadores acreditam que se estes portões de lógica pudessem ser combinados como microchips DNA criariam uma inovação na computação DNA.  s componentes dos computadores DNA (portões de lógica e biochips) ocuparão anos para serem desenvolvidos em um computador DNA prático e executável. Se tal um computador for construído, os cientistas dizem que será mais compacto mais preciso e eficiente que os computadores convencionais. Na próxima seção, nós olharemos como computadores DNA ultrapassarão os seus predecessores silicone-baseados, e que tarefas estes computadores executarão.
Computadores de DNA Um Sucessor do Silicone Os microprocessador de Silicone é o coração do mundo da computação há mais de 40 anos. Durante este período, os fabricantes de microprocessadores equiparam os dispositivos eletrônicos com microprocessadores. Conforme a Lei de Moore, os números de dispositivos eletrônicos dotados de microprocessadores dobram a cada 18 meses. A Lei de Moore foi criada depois que Gordon Moore, fundador da Intel, predisse em 1965 que microprocessadores dobrariam em complexidade a cada dois anos. Muitos predisseram que a Lei de Moore logo chegará ao fim, por causa da velocidade física e das limitações na miniaturização dos microprocessadores de silicone.  Os computadores de DNA têm o potencial para elevar a computação a novos níveis e começando onde a Lei de Moore termina. Há várias vantagens no uso do DNA em vez de silicone: Contanto que haja organismos celulares, sempre haverá uma provisão de DNA.  A grande provisão de DNA faz isto um recurso barato.  Ao contrário dos materiais tóxicos dos microprocessadores tradicionais, podem ser feitos biochips limpos de DNA.  Computadores de DNA são muitas vezes menores que os computadores atuais.
Computadores de DNA A vantagem chave do DNA é que faremos computadores menores, enquanto armazenam mais dados que qualquer computador criado antes deles. Uma libra de DNA tem a capacidade para armazenar mais informações que todos os computadores eletrônicos construídos; e a energia de computação de um computador alimentado com uma gota de DNA, usando lógica de portões DNA será mais poderoso que o maior supercomputador do mundo. Mais de 10 trilhões de moléculas de DNA podem se ajustar a uma área aproximada de um centímetro cúbico (. 06 polegada cúbica). Com esta quantidade minúscula de DNA, um computador poderia armazenar 10 terabytes (TB) de dados, e executar 10 trilhões cálculos de uma vez. Adicionando mais DNA, mais cálculos poderiam ser executados.  Comparado aos computadores convencionais, os computadores de DNA executariam cálculos paralelos a outros cálculos. Os computadores convencionais operam linearmente e assumem as tarefas uma de cada vez. Nesta computação paralela que permite ao DNA resolver problemas matemáticos complexos em horas, resoluções que os computadores atuais levariam anos para completar.
Computadores de DNA Ao invés, seu poder computacional será usado por governos nacionais para quebrar códigos secretos, ou por linhas aéreas que queiram traçar rotas mais eficientes.  Estudando os computadores de DNA também pode nos conduzir a um melhor entendimento de um computador mais complexo, o cérebro humano.

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Computadores de DNA

  • 1. Computadores de DNA Como Computadores de DNA funcionam Os fabricantes de chips de computador estão empenhados em fazer os próximos microprocessadores processarem a velocidades incríveis. Cedo ou tarde, entretanto, esta competição está fadada a acabar. Os microprocessadores feitos de silicone alcançarão seus limites de velocidade e miniaturização. Os fabricantes de chips precisarão de um material novo para produzir velocidades de computação mais rápidas. Você não acreditará onde os cientistas acharam um novo material para construir a próxima geração de microprocessadores. Milhões de supercomputadores naturais existem dentro dos organismos viventes e incluem o seu corpo. As moléculas de DNA (ácido de deoxido ribo nucleoide), o material com que os nossos genes são feitos, eles têm o potencial de executar cálculos mais rapidamente que os mais poderosos supercomputadores humanos construídos. O DNA poderá ser integrado como um chip de computador para criar um biochip que mais rapidamente processará os computadores. As moléculas de DNA já foram mapeadas para resolver problemas matemáticos complexos.
  • 2. Computadores de DNA Embora ainda na sua infância, os computadores de DNA serão capazes de armazenar um bilhão de vezes mais dados que seu computador pessoal. Nesta edição, você aprenderá como os cientistas estão usando o material genético para criar nanocomputadores que poderiam tomar o lugar dos microprocessadores silicone baseado na próxima década. Uma Tecnologia de Fledgling Ainda não podem ser achados computadores de DNA em uma loja de eletrônicos. A tecnologia ainda está em desenvolvimento, e nem mesmo existia como conceito há uma década atrás. Em 1994, Leonard Adelman introduziu a idéia de usar o DNA para resolver problemas matemáticos complexos. Adelman, cientista de computação na Universidade da Califórnia Meridional, chegou à conclusão que o DNA tinha potencial computacional depois de ler o livro, Biologia Molecular do Gene, escrita por James Watson que co-descobriu a estrutura do DNA em 1953. De fato, o DNA é bem parecido a um disco rígido de computador e como tal armazena informações permanentes sobre seus genes.
  • 3. Computadores de DNA Adelman é chamado de inventor dos computadores DNA. O seu artigo em 1994 no jornal da Ciência esboçava como usar o DNA para resolver um problema matemático famoso, chamou-o de O Caminho de Hamilton, também conhecido como o problema do vendedor ambulante. A meta do problema é achar a rota mais curta entre várias cidades e que só se passe uma vez por cada cidade. Como adiciona mais cidades ao problema, o problema fica mais difícil. Adelman descobriu a rota mais curta entre sete cidades. Você pode resolver este problema no papel e obter uma solução mais rápida que Adelman fez usando um computador de teste DNA. Aqui estão os passos tomados por Adelman no computador DNA experimental: O universo DNA representa as sete cidades. Em genes, a codificação genética é representada pelas letras A, T, C e G. Alguma sucessão destas quatro letras representava cada cidade e o caminho possível. Estas moléculas são então misturadas em um tubo de teste, com algumas destes genes do DNA se aglutinam. Uma cadeia destes genes representa uma possível resposta. Em poucos segundos, todas as possíveis combinações possíveis do DNA representaram respostas as quais foram criadas no tubo de ensaio.
  • 4. Computadores de DNA Adelman eliminou as moléculas erradas por reações químicas que deixou como herança apenas as rotas que conectam todas as sete cidades. O sucesso de Adelman com o computador de DNA prova que o DNA pode ser usado para calcular problemas matemáticos complexos. Porém, este primeiro computador de DNA está longe de desafiar os computadores silicone-baseados em termos de velocidade. O computador de Adelman criou um grupo de possíveis respostas muito depressa, mas ocupou dias até que Adelman reduzisse as possibilidades de respostas. Outra desvantagem do seu computador de DNA é que requer ajuda humana. A meta da computação DNA é criar um dispositivo que possa trabalhar independentemente do envolvimento humano. Três anos depois da experiência, os investigadores na Universidade de Rochester desenvolveram portões de lógica (logic Gates) feitos de DNA. Os portões de lógica é uma parte vital de como seu computador leva a cabo funções que você comanda Estes portões convertem o código binário que passa pelo computador a uma série de sinais que o computador usa para executar suas operações. Atualmente, os portões de lógica interpretam sinais de transistores de silicone, e convertem esses sinais em um sinal de saída que permitindo o computador executar funções complexas.
  • 5. Computadores de DNA A lógica dos portões de DNA de Rochester é o primeiro passo para criar um computador que tenha uma estrutura semelhante à de um PC eletrônico. Em vez de usar sinais elétricos para executar operações lógicas, estas lógicas de portões DNA estarão baseadas nos códigos do DNA. Eles descobrem fragmentos de material genético como entradas (input), convergem estes fragmentos de entrada e formar uma única saída (output). Por exemplo, um portão genético, chamou AND GATE, une dois DNA´s introduzidos ligando-os quimicamente, eles são presos a uma estrutura end to end (fim a fim), semelhante ao modo que dois Legos são presos a um terceiro Lego. Os investigadores acreditam que se estes portões de lógica pudessem ser combinados como microchips DNA criariam uma inovação na computação DNA. s componentes dos computadores DNA (portões de lógica e biochips) ocuparão anos para serem desenvolvidos em um computador DNA prático e executável. Se tal um computador for construído, os cientistas dizem que será mais compacto mais preciso e eficiente que os computadores convencionais. Na próxima seção, nós olharemos como computadores DNA ultrapassarão os seus predecessores silicone-baseados, e que tarefas estes computadores executarão.
  • 6. Computadores de DNA Um Sucessor do Silicone Os microprocessador de Silicone é o coração do mundo da computação há mais de 40 anos. Durante este período, os fabricantes de microprocessadores equiparam os dispositivos eletrônicos com microprocessadores. Conforme a Lei de Moore, os números de dispositivos eletrônicos dotados de microprocessadores dobram a cada 18 meses. A Lei de Moore foi criada depois que Gordon Moore, fundador da Intel, predisse em 1965 que microprocessadores dobrariam em complexidade a cada dois anos. Muitos predisseram que a Lei de Moore logo chegará ao fim, por causa da velocidade física e das limitações na miniaturização dos microprocessadores de silicone. Os computadores de DNA têm o potencial para elevar a computação a novos níveis e começando onde a Lei de Moore termina. Há várias vantagens no uso do DNA em vez de silicone: Contanto que haja organismos celulares, sempre haverá uma provisão de DNA. A grande provisão de DNA faz isto um recurso barato. Ao contrário dos materiais tóxicos dos microprocessadores tradicionais, podem ser feitos biochips limpos de DNA. Computadores de DNA são muitas vezes menores que os computadores atuais.
  • 7. Computadores de DNA A vantagem chave do DNA é que faremos computadores menores, enquanto armazenam mais dados que qualquer computador criado antes deles. Uma libra de DNA tem a capacidade para armazenar mais informações que todos os computadores eletrônicos construídos; e a energia de computação de um computador alimentado com uma gota de DNA, usando lógica de portões DNA será mais poderoso que o maior supercomputador do mundo. Mais de 10 trilhões de moléculas de DNA podem se ajustar a uma área aproximada de um centímetro cúbico (. 06 polegada cúbica). Com esta quantidade minúscula de DNA, um computador poderia armazenar 10 terabytes (TB) de dados, e executar 10 trilhões cálculos de uma vez. Adicionando mais DNA, mais cálculos poderiam ser executados. Comparado aos computadores convencionais, os computadores de DNA executariam cálculos paralelos a outros cálculos. Os computadores convencionais operam linearmente e assumem as tarefas uma de cada vez. Nesta computação paralela que permite ao DNA resolver problemas matemáticos complexos em horas, resoluções que os computadores atuais levariam anos para completar.
  • 8. Computadores de DNA Ao invés, seu poder computacional será usado por governos nacionais para quebrar códigos secretos, ou por linhas aéreas que queiram traçar rotas mais eficientes. Estudando os computadores de DNA também pode nos conduzir a um melhor entendimento de um computador mais complexo, o cérebro humano.