دانلود فایل پاورپوینت آشنایی با کامپیوترهای مولکولی دی ان ای ( DNA )

بخشی از پاورپوینت

--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----

اسلاید 1 :

  چكيده :

     توانايي سيليكون براي ساخت تراشه هاي كامپيوتري سريعتر، به زودي پايان مي يابد. بنابراين دانشمندان، DNA  را به عنوان منبع وجايگزيني پاك و مناسب معرفي كرده اند.

  تحقيقات روي كامپيوترهاي مولكولي بر اساس نظريه دكتر آدلمان، گامهاي اوليه خود را بر مي دارد. كامپيوترهاي مولكولي امروزي تركيبي از DNA وآنزيم ها هستند و هنوز راهي بسيار طولاني تا به تحقق پيوستن اين روياي شيرين مانده است. به نظر مي رسد، در آينده از كامپيوترهاي DNA  مي توان در زمينه هاي مختلفي، از جمله درمان و محاسبات پيچيده استفاده نمود.

اسلاید 2 :

  مقدمه

  در داخل هسته تمامی سلول‌های بدن ما یك كامپیوتر ریز و با هوش كه بسیار قویتر از تمامی كامپیوترهای جهان است قرار دارد. این كامپیوتر ریز در واقع همان DNA یا ماده ژنتیكی ما است، كه تمامی اطلاعات مربوط به زندگی و عملكرد شما را برنامه‌ریزی و تنظیم می‌كند.

  مطابق قانون مور(Moor Law) هر 18 ماه، تعداد قطعات الكترونیكى موجود در تراشه‏هاى كامپیوترى دو برابر می‏شود و سرعت نیز چند برابر افزایش می‏یابد.

   تراشه ‏سازان، سال‏هاست كه به دنبال جایگزینى براى سیلیكون هستند كه این جایگزینى، همان مولكول DNA موجود در سلول‏هاى ارگانیسم زنده است؛ منبعى فراوان و ارزان كه بر خلاف مواد سمى ریزپردازنده‏هاى رایج، از نظر مسائل زیست محیطى، منبعى پاك محسوب می‏شود.

اسلاید 3 :

  كامپیوترهای مولكولی  ... DNA Computers

  هر مولكول ژنتیكی  DNAشامل 4 پایهthymine(T) , adenine(A)  cytosine(C) وguanine(G)  می‌باشد كه به یكدیگر پیچیده‌ شده‌اند. زبانی كه DNA با آن عمل می‌كند با چهار حرف G,C,T,A كدگذاری می‌شود و عملیات محاسباتی را انجام می‌دهد.

  پایه‌های شیمیایی مولكول DNA، از نظر بیولوژیكی از قوانینی خاص پیروی می‌كنند به این صورت كه پایه A همیشه با T و پایه C همیشه با G، پیوند برقرار می‌كند، كه این خواص قابلیت پردزاش اطلاعات را به مولكول DNA می‌دهد.

اسلاید 4 :

  سال 1994 م. دانشگاه كالیفرنیاى جنوبى، دانشكده مهندسى كامپیوتر.

  همه چیز مهیا بود تا دكتر لئوناردو آدلمان، ایده حیرت‏آور خود را مطرح كند؛ به این نتیجه رسید که مولکول های DNA   دارای پتانسیلِ محاسباتی هستند   لئوناردو آدلمان توانست توانایى مولكول DNA را در حل مسائل پیچیده ریاضى به اثبات رساند. نتایج این تحقیقات كه در ژورنال Science (آگوست 1994 م.) براى اولین بار منتشر گردید، جهان را شگفت‏زده نمود. به طورى كه انجام محاسبات در سطح مولكولى و با كمك مولكول حیات، یعنى DNA سرآغاز تحولى تاریخى در عرصه محاسبات و پیدایش نسل جدید كامپیوترها گردید.

  آدلمان به كمك تكنیكى جالب توانست براى یكى از مشهورترین مسائل محاسباتى، یعنى مسئله مسیر همیلتونى (HP/ Hamiltonian Path Directed) یا همان مسئله ی فروشنده - دوره‏گرد (TSP/ Traveling Salesman Problem) - راه حلى پیدا كند.

اسلاید 5 :

  اهمیت ایده آدلمان را می‏توان این گونه بیان داشت:

   1- تشریح امكان استفاده از مولكول DNA در حل مسائل كلاسیك ریاضى كه به كمك روش‏هاى مرسوم محاسباتى غیرممكن می‏نمود.

   2-  انجام محاسبات در سطح مولكولى و رفع موانع كوچك‏سازى قطعات الكترونیكى در صنعت نیمه‏هادی.

   3- اثبات جنبه منحصر به فرد بودن DNA، به عنوان یك ساختمان داده‏ای.

   4- اثبات این كه DNA به روش پردازش موازى، محاسبات را انجام می‏دهد.

اسلاید 6 :

  نقش اساسي آدلمان به عنوان پدر DNA کامپیوتر:

  1- حل مسأله همیلتون توسط DNAها:

  تهیه رشته‌هایی از DNA كه هر كدام نمایانگر یك شهر می‌باشند.   سپس این مولكول‌ها در یك تیوپ آزمایش با هم ادغام می‌شوند كه تعدادی از این رشته‌ها به یكدیگر می‌چسبند و زنجیره‌ای از این رشته‌ها با یكدیگر، یكی از جوابهای ممكن را نمایش می‌دهند.

  در عرض چند ثانیه، تمام تركیبات ممكن از رشته‌های DNA، كه نمایانگر جوابها هستند، درون تیوپ آزمایش ساخته می‌شوند.

   حال او، مولكول‌های غیر قابل قبول (مثلاً آنهایی كه از بعضی شهرها عبور نكرده‌اند و یا از یك شهر دوبار) را از طریق یك سری واكنش‌های شیمیایی حذف می‌كند. در پایان، تنها رشته‌هایی كه نشان دهنده مسیرهای درست و قابل قبول مسأله هستند، در تیوپ آزمایش باقی می‌مانند كه توسط میكروسكوپ قابل رؤیت می‌باشند

اسلاید 7 :

  2-استفاده از DNAها، به‌عنوان پروسسور:

  تولید گیتهای منطقی متشكل از DNA توسط تیم تحقیقاتی رچستر اولین گام به سوی ساختن یك كامپیوتر با ساختاری مشابه PCهای الكترونیكی می‌باشد. به جای استفاده از سیگنالهای الكتریكی برای انجام عملیات منطقی این گیتهای منطقی براساس كدهای DNA عمل می‌كنند. آنها تعدادی از مواد ژنتیكی را به‌عنوان ورودی شناسایی كرده و پس از اتصال این اجزا به یكدیگر، یك خروجی منفرد را تشكیل می‌دهند.به‌عنوان مثال، یك گیت ژنتیكی به نام “And”، دو DNA ورودی را با استفاده از قوانین شیمیایی به هم پیوند داده و تشكیل یك ساختار می‌دهد. محققان معتقدند كه اگر این گیتهای منطقی به‌وسیله میكروچیپ‌ها با هم تركیب شوند، تحول بزرگی در ساخت DNA كامپیوترها بوجود خواهد آمد.

اسلاید 8 :

  3-تحقیقات اخیرآدلمان و نتایج آن:

  پس از اولین آزمایش آدلمان بر روی مولكول‌های DNA به‌عنوان وسیله ذخیره و پردازش اطلاعات كه حل مساله هفت متغیره همیلتون بود، آزمایش جدید او بر روی مساله‌ای است كه بیش از یك میلیون احتمال برای نتایجش وجود دارد، كه برای انسان حلش بدون كمك كامپیوتر بسیار پیچیده می‌باشد.

اسلاید 9 :

  از سویى دیگر، تراكم داده‏اى DNA یا همان حجم اطلاعاتى كه می‏تواند در خود نگه دارد، در مقایسه با كامپیوترهاى امروزى، فوق‏العاده است. این در حالى است كه بیش از 10 تریلیون مولكول DNA در یك سانتی‏متر مكعب (06/0 اینچ مكعب) جاى می‏گیرد. با این حجم از DNA می‏توان 10 ترا بایت (1000 گیگا بایت) اطلاعات را ذخیره نمود و 10 تریلیون محاسبه را در یك لحظه به انجام رساند. همچنین یك گرم DNA خشك كه تقریباً به اندازه نصف یك حبه قند است می‏تواند اطلاعات یك تریلیون CD را در خود ذخیره كند. تراكم مؤثر DNA حدود 100000 بار، بیشتر از هارد دیسك‏هاى مدرن است.

اسلاید 10 :

  كامپیوترهاى DNA كه تركیبى از مولكول DNA به همراه آنزیم‏هاى پردازش مولكول و چند قطره آب می‏باشند. ورودى، خروجى و برنامه نرم‏افزارى ماشین مذكور، همگى از مولكول DNA ساخته شده‏اند. در طبیعت آنزیم‏هایى وجود دارد كه مولكول DNA را cut  می‏كنند.

  آنزیم‏هایى هستند كه عمل paste انجام می‏دهند و آنزیم‏هایى براى copy و نیز آنزیم‏هایى براى تعمیر(repair) مولكول DNA وجود دارند و حتى چیزى فراتر از اینها و همانند یك واحد پردازش مركزى كامپیوتر (CPU) وجود دارد كه داراى یك سرى از اعمال پایه، نظیر عملیات جمع (add)، انتقال بیتى (bit-shifting) و عمل‏گرهاى منطقى (AND-OR-NOT-NOR) است كه به ما اجازه بسیارى از محاسبات پیچیده را می‏دهند. نكته حائز اهمیت این است كه اعمال فوق، تنها در یك لحظه و به صورت موازى صورت می‏گیرد.