بایگانی برچسب: s

پاورپوینت بررسی DNA موتورها

پاورپوینت بررسی DNA موتورها در 15 اسلاید قابل ویرایش با فرمت pptx
دسته بندی مکانیک
فرمت فایل pptx
حجم فایل 478 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 15

پاورپوینت بررسی DNA موتورها

فروشنده فایل

کد کاربری 7466

پاورپوینت بررسی DNA موتورها



DNA موتورها

DNA ترکیب جالبی برای استفاده در مشین های ملکولی است. خودسامانی DNA به سادگی انجام می پذیرد و ساختارهای ملکولی پیچیده ای از شاخه های ساده DNA ساخته می شود. به علاوه DNA میتواند تغییر شکل دهد.

DNA موتورها، نسل جدیدی از سازه های حاصل از DNA هستند که بدون نیاز به انرژی خارجی و تنها با انرژی پیوندهای هیدروژنی قادر به حرکت می باشند.

دانشمندان در نظر دارند، از موتورهای DNA در نقل و انتقال ملکولهای بسیار کوچک مانند داروها، در داخل سلول استفاده کنند بعلاوه DNA بعلت هوشمند بودن قابل برنامه ریزی است و به عبارتی میتوان با این سیستم نانو روبوتهایی طراحی کرد که برای انجام عمل خاصی در سلولها برنامه ریزی می شوند. برای مثال این نانوروبوتها را میتوان طوب برنامه ریزی کرد که در زمان خاصی از سیکل سلولی و یا در اثر رسیدن به یک سیگنال به سلول، فعال شده و وزیکول حاوی مواد دارویی را به قطب خاصی از سلول و با یک اندامک ویژه ارائه کند.

میتوان این ماشین ها را با استفاده از عوامل مختلفی همچون تغییرات PH و اضافه کردن قطعات ملکولی دیگری مثل پروتئین ها و رشته های DNA کنترل کرد.


1- موتورهای تک DNA

ساخت موتورها ملکولی چرخنده با استفاده از DNA

سرعت و جهت چرخش این ماشین قابل کنترل بوده و از این عملکرد بعنوان مثال در نقل و انتقالات ملکولی استفاده می شود. این ماشین توسط یک میدان الکتریکی خارجی به حرکت در می آید. زمانیکه این میدان چهار جهت نوسان می کند. یک DNA چرخنده را که به یک محور DNA وصل شده است به طور مکرر جهت دهی میکند. محور DNA میان یک سطح شیشه ای و یک دانه مغناطیسی ثابت نگهداشته می شود. بخش های تک رشته روی DNA محور همانند بلبرینگ عمل کرده و امکان چرخش آزاد در اطراف پیوندهای ملکولی میان بازهای نوکلئوتیدی را فراهم می کند.

بدین ترتیب امکان چرخش آزاد و پیوسته DNA چرخنده در اطراف محور، همزمان با تغییر جهت گیری آن با میدان الکتریکی نوسان کننده ایجاد می شود. هر دو سر این DNA تغییر داده شده بود. انتهای ‘5 با Ester digoxigenin NHS یا DIG و انتهای ‘3 با بیوتین تغییر داده شده بود. این کار امکان اتصال رشته DNA با سطح شیشه تغییر یافته با آنتی DIG و دانه مغناطیسی تغییر یافته با Steptavidin را فراهم می کند. این کار موجب می شود نیروی میان دانه های مغناطیسی و آهن ربا محور را کشیده و آن را محکم در جای خود نگهدارد.

از آنجائیکه این چرخنده میان دو بخش تک رشته ای کوتاه روی DNA محور به آن متصل شده است، این تغییر جهت گیری موجب چرخش آن حول DNA محور خواهد شد. سرعت و جهت چرخش این DNA را میتوان با تنظیم فرکاسن نوسان میدان و جهت آن کنترل کرد.

محاسبه مبتنی بر DNA

محاسبه مبتنی بر DNA در 12 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc
دسته بندی پزشکی
بازدید ها 1
فرمت فایل doc
حجم فایل 74 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 12

محاسبه مبتنی بر DNA

فروشنده فایل

کد کاربری 7466

کاربر

محاسبه مبتنی بر DNA در 12 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc


DNA چیست؟

در بدن تمام موجودات زنده، در سطح ملكول، هم ذخیره سازی اطلاعات و هم پردازش اطلاعات در مقیاس بسیار بالا انجام می شود. تمام این عملیات مربوط به DNA بدن موجودات زنده است. مولكولهای DNA حاوی كدهای اطلاعاتی- ژنتیكی موجودات زنده هستند كه توسط پروتئینهای خاصی، خوانده و تفسیر می شوند. توان اجرایی این سیستم كه در قسمتهایی به آن اشاره می كنیم فوق العاده بالاست. حال اجازه دهید به منشا این ایده بپردازیم.

ژنتیك و انفورماتیك:

همانطور كه مطلع هستید از علم ژنتیك و علم انفورماتیك به عنوان بزرگترین انقلابهای علمی بشر نامبرده می شود. امروز علومی كه هیچگونه ربطی به یكدیگر نداشته اند، زمینه آمیزششان فراهم شده است.

نظریه دود 10 سال پیش در سال 1994 توسط لئونارد ادلمن «Leonard Adleman» با عنوان: “استفاده از DNA برای حل مجموعه ای از مسائل ریاضی”، مطرح شد. ادلمن كه استاد دانشگاه كالیفرنیای جنوبی است، پس از مطالعه كتاب «بیولوژی ملكولی ژنها» نوشته جیمز واتسن «James Watson» (دانشمندی كه در سال 1953 ساختار ژنها را كشف كرد) به این نتیجه رسید كه ساختار DNA، به صورت عام دارای توان محاسباتی «Compvting Potential» است.

همه جنجالها از مقاله وی در مجله سانیس «Science» شروع شد. مقاله ادلمن در مورد تشریح روش جدیدی در حل مساله محاسباتی مشهور مسیر مستقیم همیلتون «Hamiltons Directed Path» (این مساله مربوط به یافتن كوتاهترین راه بین چند شهر است به شرطی كه از هر شهر تنها یك مرتبه عبور شود) بود. در این مساله هر چقدر تعداد شهرها بیشتر شود، مساله به صورت تصاعدی دشوارتر خواهد شد. ادلمن این مساله را هنگامی كه تعداد شهرها برابر 7 است از طریق ساختار DNA محاسبه كرد. پیش از تشریح الگوریتم ادلمن در حل این مساله، اشاره به پاره ای نكات خالی از فایده نخواهد بود.

حل مسئله از الگوریتم ادلمن به صورت دستی حدود 7 روز وقت نیاز خواهد داشت، در صورتی كه برای حل مساله از روش عادی (آزمون و خطا) كمتر از یك ساعت زمان نیاز است كه نتیجه ناامید كننده ای است ولی زمانی كه 7 شهربه 70 شهر تبدیل شود، مساله برای قوی ترین سوپر كامپیوترهای امروزی نیز بسیار پیچیده خواهد بود، چرا؟

از این رو كه كامپیوترهای امروزی تمام مسیرها را باید به صورت منفرد آزمایش كنند كه این عمل نیز به صورت خطی «Line Ar» انجام می شود. (كامپیوترها سیلیكون قادرنیستند به صورت همروند یا موازی «Paralel» كار كنند) دقیقاً مانند اینكه شما یك دسته كلید و یك قفل دارید، مطمئناً نمی توانید همه كلیدها را یكجا آزمایش كنید.

حال فرض كنید 70 شهرمرتبط به هم داریم، چند راه مختلف برای رسیدن از یك شهرخاص به شهر خاص دیگری وجود دارد؟ نیازی به محاسبه نیست، زیرا این عدد، یك عدد نجومی است. این دقیقاً همان نقطه‌ای است كه ضعف كامپیوترهای امروز را نمایان می كند. DNA می تواند ما را از این بن بست نجات دهد از آنجاییكه توانایی ذخیره سازی و پردازش موازی را دارد. با توجه به این نكته مراحل الگوریتم ادلمن در حل مسئله مسیر مستقیم همیلتون اینگونه خواهد بود:

1- تولید راندوم راههای مختلف در گراف.

2- نگهداری راههایی كه با A شروع می شوند و به G ختم می شوند.

3- با توجه به اینكه گراف شامل 7 شهر می باشد، نگهداری تمام مسیرهایی كه از 7 شهر عبور كرده اند.

4- نگهداری تمام راههایی كه از تمام شهرها حداقل یك بارگذشته اند.

5- محاسبه سبك ترین وزن

6- راه باقی مانده جواب مساله خواهد بود.

جانشینی برای سیلیكون:

بیش از چهل سال است كه ریز پردازنده های سیلیكونی قلب محاسبات را تشكیل می دهند. طبق قانون مور «Moore’s Law» در هر 18 ماه دیوایسهای CPU دو برابر خواهند شد. بسیاری از دانشمندان معتقدند قانون مور به نهایت خود نزدیك شده است به این مفهوم كه پردازنده های سیلیكونی چه از لحاظ متمركز سازی و چه از لحاظ سرعت بیش از این توان پیشرفت ندارند. تراشه هایی كه با DNA ساخته خواهند شد تراشه های بیولوژیكی «Bio-Chips» نام دارند. جایگزینی DNA با سیلیكون مزایای بیشماری دارد از جمله:

تحقیق بررسی محاسبه مبتنی بر DNA

تحقیق بررسی محاسبه مبتنی بر DNA در 12 صفحه ورد قابل ویرایش
دسته بندی علوم پزشکی
بازدید ها 1
فرمت فایل doc
حجم فایل 72 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 12

تحقیق بررسی محاسبه مبتنی بر DNA

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

کاربر

تحقیق بررسی محاسبه مبتنی بر DNA در 12 صفحه ورد قابل ویرایش

شما در حالی كه مشغول مطالعه این مطلب هستید، دانشمندان و تولید كنندگان در حال رقابت هستند، رقابت برای طراحی و تولید نسل جدیدی از تراشه ها «Chips» و ریز پردازنده ها «Micro Processors» كه با DNA طبیعی موجودات زنده كار می‌كنند! همانطور كه اطلاع دارید عمر تراشه های سیلیكون «Silicon» به پایان رسیده و این تكنولوژی انقلابی بزرگ در صنعت انفورماتیك خواهد بود.
DNA چیست؟

در بدن تمام موجودات زنده، در سطح ملكول، هم ذخیره سازی اطلاعات و هم پردازش اطلاعات در مقیاس بسیار بالا انجام می شود. تمام این عملیات مربوط به DNA بدن موجودات زنده است. مولكولهای DNA حاوی كدهای اطلاعاتی- ژنتیكی موجودات زنده هستند كه توسط پروتئینهای خاصی، خوانده و تفسیر می شوند. توان اجرایی این سیستم كه در قسمتهایی به آن اشاره می كنیم فوق العاده بالاست. حال اجازه دهید به منشا این ایده بپردازیم.
ژنتیك و انفورماتیك:

همانطور كه مطلع هستید از علم ژنتیك و علم انفورماتیك به عنوان بزرگترین انقلابهای علمی بشر نامبرده می شود. امروز علومی كه هیچگونه ربطی به یكدیگر نداشته اند، زمینه آمیزششان فراهم شده است.

نظریه دود 10 سال پیش در سال 1994 توسط لئونارد ادلمن «Leonard Adleman» با عنوان: “استفاده از DNA برای حل مجموعه ای از مسائل ریاضی”، مطرح شد. ادلمن كه استاد دانشگاه كالیفرنیای جنوبی است، پس از مطالعه كتاب «بیولوژی ملكولی ژنها» نوشته جیمز واتسن «James Watson» (دانشمندی كه در سال 1953 ساختار ژنها را كشف كرد) به این نتیجه رسید كه ساختار DNA، به صورت عام دارای توان محاسباتی «Compvting Potential» است.

همه جنجالها از مقاله وی در مجله سانیس «Science» شروع شد. مقاله ادلمن در مورد تشریح روش جدیدی در حل مساله محاسباتی مشهور مسیر مستقیم همیلتون «Hamiltons Directed Path» (این مساله مربوط به یافتن كوتاهترین راه بین چند شهر است به شرطی كه از هر شهر تنها یك مرتبه عبور شود) بود. در این مساله هر چقدر تعداد شهرها بیشتر شود، مساله به صورت تصاعدی دشوارتر خواهد شد. ادلمن این مساله را هنگامی كه تعداد شهرها برابر 7 است از طریق ساختار DNA محاسبه كرد. پیش از تشریح الگوریتم ادلمن در حل این مساله، اشاره به پاره ای نكات خالی از فایده نخواهد بود.

حل مسئله از الگوریتم ادلمن به صورت دستی حدود 7 روز وقت نیاز خواهد داشت، در صورتی كه برای حل مساله از روش عادی (آزمون و خطا) كمتر از یك ساعت زمان نیاز است كه نتیجه ناامید كننده ای است ولی زمانی كه 7 شهربه 70 شهر تبدیل شود، مساله برای قوی ترین سوپر كامپیوترهای امروزی نیز بسیار پیچیده خواهد بود، چرا؟

از این رو كه كامپیوترهای امروزی تمام مسیرها را باید به صورت منفرد آزمایش كنند كه این عمل نیز به صورت خطی «Line Ar» انجام می شود. (كامپیوترها سیلیكون قادرنیستند به صورت همروند یا موازی «Paralel» كار كنند) دقیقاً مانند اینكه شما یك دسته كلید و یك قفل دارید، مطمئناً نمی توانید همه كلیدها را یكجا آزمایش كنید.

حال فرض كنید 70 شهرمرتبط به هم داریم، چند راه مختلف برای رسیدن از یك شهرخاص به شهر خاص دیگری وجود دارد؟ نیازی به محاسبه نیست، زیرا این عدد، یك عدد نجومی است. این دقیقاً همان نقطه‌ای است كه ضعف كامپیوترهای امروز را نمایان می كند. DNA می تواند ما را از این بن بست نجات دهد از آنجاییكه توانایی ذخیره سازی و پردازش موازی را دارد. با توجه به این نكته مراحل الگوریتم ادلمن در حل مسئله مسیر مستقیم همیلتون اینگونه خواهد بود:

1- تولید راندوم راههای مختلف در گراف.

2- نگهداری راههایی كه با A شروع می شوند و به G ختم می شوند.

3- با توجه به اینكه گراف شامل 7 شهر می باشد، نگهداری تمام مسیرهایی كه از 7 شهر عبور كرده اند.
انشینی برای سیلیكون:

بیش از چهل سال است كه ریز پردازنده های سیلیكونی قلب محاسبات را تشكیل می دهند. طبق قانون مور «Moore’s Law» در هر 18 ماه دیوایسهای CPU دو برابر خواهند شد. بسیاری از دانشمندان معتقدند قانون مور به نهایت خود نزدیك شده است به این مفهوم كه پردازنده های سیلیكونی چه از لحاظ متمركز سازی و چه از لحاظ سرعت بیش از این توان پیشرفت ندارند. تراشه هایی كه با DNA ساخته خواهند شد تراشه های بیولوژیكی «Bio-Chips» نام دارند. جایگزینی DNA با سیلیكون مزایای بیشماری دارد از جمله:

1- تا زمانی كه موجود زنده وجود داشته باشد منبع DNA تامین خواهد بود.

2- این ذخیره طبیعی عظیم موجب خواهد شد DNA به طور كلی منبع ارزانی باشد.

3- برخلاف مواد شیمیایی سمی و خطرناك كه امروز در تولید تراشه های كامپیوتری استفاده می شوند، تراشه ها بر پایه DNA كه منشا بیولوژیكی دارند سمی نیستند و از آنجا كه طبیعی هستند به راحتی قابل تجربه می باشند.

4- كامپیوترها بر پایه DNA بارها و بارها سریعتر، كوچكتر و با قابلیت ذخیره‌سازی بالاتری نسبت به كامپیوترهای سیلكون خواهند بود. در یك سانتیمتر مكعب می توان 10 تریلیون مولكول DNA جا داد. این فضا قابلیت ذخیره سازی 10 ترابایت اطلاعات و پردازش 19 تریلیون واحد محاسباتی را در یك لحظه داراست. یك پونه (453/69243گرم) DNA توانی برابر تمام كامپیوترهای ساخته شده را خواهد داشت!