Komputery dosłownie ewoluują, dzięki rewolucji technologicznej. Wydaje się, że komputery zajęły obecnie każdą przestrzeń w życiu. Wiele okoliczności historycznych poza rozwojem komercyjnym sprawiło, że komputery stały się niezbędnym narzędziem. Wczesne komputery zostały stworzone do celów obliczeniowych, ale dziś obliczanie jest najmniej ważną rzeczą, jaką robią współczesne komputery. To właśnie w celu rozwiązywania równań wynaleziono elektroniczne komputery cyfrowe. Głównym powodem ewolucji komputerów jest to, że ludzie chcieli pracować szybciej i bardziej wydajnie i efektywnie. Podczas gdy świat techniki martwi się o smartfony, laptopy i tablety, biolodzy całkowicie zostawiają za sobą tradycyjne komputery.

Ponieważ świat coraz bardziej zbliża się do integracji technologii z każdym aspektem życia, niektórzy naukowcy opracowali genetycznie zmodyfikowane bakterie, które mogą wykonywać pracę obliczeniową jako komputer. Komputery te mogą wykonywać skomplikowane zadania obliczeniowe z wydajną komunikacją poprzez plazmidy. Wyrafinowane techniki molekularne zostały niedawno opracowane w celu genetycznej modyfikacji bakterii. Za pomocą takich koniugacji cząsteczki DNA mogą być przenoszone z jednej komórki do drugiej. Obecne modele obliczeniowe bakterii są zaprojektowane do rozwiązywania pewnych specyficznych zastosowań biologicznych, takich jak wykrywanie ścieżek sygnałowych bakterii.

Co to jest Bacterial Computing?

Obliczenia bakteryjne to koncepcyjny podzbiór biologii syntetycznej wywodzący się z adaptacyjnej odpowiedzi żywych komórek na istniejące warunki środowiskowe. Celem obliczeń bakteryjnych jest zbudowanie komputerów bakteryjnych do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych. Bakterie zawierają dobrze rozwiniętą strukturę komórkową odpowiedzialną za niektóre z ich unikalnych struktur biologicznych i patogenności. Są w stanie dostosować się i zbadać złożone środowiska. Ostatnio opracowano wyrafinowane techniki molekularne do genetycznej modyfikacji bakterii. Naukowcy od lat pracują nad przekształceniem komórek w komputery. Jedną z zalet obliczeń bakteryjnych jest to, że bakterie są bardzo tanie w produkcji. Obliczenia bakteryjne zostały stworzone z myślą o budowaniu maszyn biologicznych, które są opracowywane w celu rozwiązywania rzeczywistych problemów inżynieryjnych i naukowych. Modele obliczeniowe bakterii należą do dziedziny modeli bio-komputerowych, takich jak modele obliczeniowe DNA i modele obliczeniowe membran.

Czym jest komputer?

Słowo komputer pierwotnie oznaczało osobę, która przeprowadzała obliczenia lub kalkulacje. Znaczenie komputera pozostało takie samo do połowy XX wieku. Dopiero około 1945 roku nazwa ta została przeniesiona na maszyny. Komputery były pierwotnie przeznaczone do obliczeń: do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych, zgodnie ze słownikiem, który nadal definiuje to słowo. Wczesne komputery były pomyślane jako urządzenia liczące. Można klasyfikować maszyny obliczeniowe według technologii, z której zostały skonstruowane, ich zasady działania oraz tego, czy zostały zaprojektowane do przetwarzania liczb, czy bardziej ogólnych rodzajów danych. Obecnie komputery mogą robić wiele innych rzeczy, takich jak przechowywanie i pobieranie danych, zarządzanie sieciami komunikacyjnymi, przetwarzanie tekstu, manipulowanie obrazami i dźwiękami itd. Komputery to w zasadzie obwody, które robią wszystkie te rzeczy i więcej, przekształcając je w język matematyczny.

Różnica między obliczeniami bakteryjnymi a komputerami

Podstawy

– Obliczenia bakteryjne odnoszą się do rozwoju i wykorzystania komputerów bakteryjnych do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych. Obliczenia bakteryjne to koncepcyjny podzbiór biologii syntetycznej wywodzący się z adaptacyjnej odpowiedzi żywych komórek na istniejące warunki środowiskowe. Praktycznie, obliczenia bakteryjne dowodzą możliwości wykorzystania bakterii do rozwiązywania problemów obliczeniowych. Komputery były pierwotnie przeznaczone do obliczeń: do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych. W sercu każdego komputera leży procesor, który rozumie logikę Booleana i opiera się na bezpośredniej lub zmodyfikowanej formie architektury Von Neumanna. Wczesne komputery były pomyślane jako urządzenia obliczeniowe.

Cel

– Bacterial computing jest znanym kandydatem w dziedzinie naturalnej informatyki, którego celem jest skonstruowanie komputerów bakteryjnych do rozwiązywania złożonych problemów. Bacterial computing został pierwotnie ukuty z myślą o budowaniu maszyn biologicznych, które są opracowywane w celu rozwiązywania rzeczywistych problemów inżynieryjnych i naukowych. Chociaż koncepcja komputerów bakteryjnych mogła kiedyś być odległym marzeniem i wyobraźnią pisarzy i czytelników science fiction, szybko staje się technologiczną rzeczywistością. Komputery te mogą wykonywać skomplikowane zadania obliczeniowe dzięki wydajnej komunikacji za pośrednictwem plazmidów.

Koncepcja

– Procesor komputerowy pracuje przede wszystkim w trybie sekwencyjnym; może wykonywać miliony obliczeń na sekundę, ale w jego sercu leży układ, który może działać tylko w trybie sekwencyjnym i dlatego może zarządzać tylko sekwencyjnymi danymi wejściowymi. W ogólnym modelu obliczeń bakteryjnych, informacja do przetworzenia jest zakodowana przez sekwencje DNA, a narzędziem komunikacji między bakteriami jest koniugacja. Za pomocą takiej koniugacji cząsteczki DNA mogą być przekazywane z jednej komórki do drugiej. Ideą obliczeń bakteryjnych jest zbudowanie urządzenia obliczeniowego z wykorzystaniem bakterii, a nie krzemu.

Podsumowanie obliczeń bakteryjnych i komputerów

Jak każdy program komputerowy, który generuje pożądane wyjście na podstawie wcześniej zdefiniowanego zestawu wartości wejściowych, komórki bakteryjne przechodzą podobne logiczne kroki, aby podjąć decyzję o ich podziale. Komórki wykazują ogromną zdolność do radzenia sobie z perturbacjami otoczenia, co oznacza, że wykazują znaczny poziom odporności zarówno wewnętrznej, jak i zewnętrznej. Ponadto wykazują niezwykłą szybkość i precyzję w wykonywaniu niemal wszystkich swoich funkcji. Wielu naukowców i badaczy bada obecnie zdolności obliczeniowe tych komórek, które z kolei tworzą podstawy do badania obliczeń bakteryjnych. Ideą obliczeń bakteryjnych jest zbudowanie urządzenia obliczeniowego przy użyciu bakterii, a nie krzemu.