پاورپوینت کامل بیوکامپیوتر؛ کامپیوتری کوچک تر از یک قطره آب ۴۵ اسلاید در PowerPoint

توجه : این فایل به صورت فایل power point (پاور پوینت) ارائه میگردد

 پاورپوینت کامل بیوکامپیوتر؛ کامپیوتری کوچک تر از یک قطره آب ۴۵ اسلاید در PowerPoint دارای ۴۵ اسلاید می باشد و دارای تنظیمات کامل در PowerPoint می باشد و آماده ارائه یا چاپ است

شما با استفاده ازاین پاورپوینت میتوانید یک ارائه بسیارعالی و با شکوهی داشته باشید و همه حاضرین با اشتیاق به مطالب شما گوش خواهند داد.

لطفا نگران مطالب داخل پاورپوینت نباشید، مطالب داخل اسلاید ها بسیار ساده و قابل درک برای شما می باشد، ما عالی بودن این فایل رو تضمین می کنیم.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل می باشد و در فایل اصلی پاورپوینت کامل بیوکامپیوتر؛ کامپیوتری کوچک تر از یک قطره آب ۴۵ اسلاید در PowerPoint،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن پاورپوینت کامل بیوکامپیوتر؛ کامپیوتری کوچک تر از یک قطره آب ۴۵ اسلاید در PowerPoint :

۲۲

سال ۱۹۹۴ م. دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، دانشکده مهندسی کامپیوتر.

همه چیز مهیا بود تا دکتر لئوناردو آدلمان، ایده حیرت آور خود را مطرح کند؛ ایده ای که مدت ها پیش با خواندن کتاب بیولوژی
مولکولی ژن، نوشته جیمز واتسون در ذهنش نقش بسته بود و حالا می رفت تا از یک جرقه ذهنی به پروژه ای جدی در مراکز
تحقیقاتی پژوهشی جهان تبدیل شود.

لئوناردو آدلمان توانست توانایی مولکول DNA را در حل مسائل پیچیده ریاضی به اثبات رساند. نتایج این تحقیقات که در
ژورنال Science (آگوست ۱۹۹۴ م.) برای اولین بار منتشر گردید، جهان را شگفت زده نمود.

به طوری که انجام محاسبات در سطح مولکولی و با کمک مولکول حیات، یعنی DNA سرآغاز تحولی تاریخی در عرصه
محاسبات و پیدایش نسل جدید کامپیوترها گردید.

آدلمان به کمک تکنیکی جالب توانست برای یکی از مشهورترین مسائل محاسباتی، یعنی مسئله مسیر هامیلتونی –
Hamiltonian Path Directed /(HP) – یا همان مسئله فروشنده – دوره گرد – Traveling Salesman Problem /(TSP)راه
حلی پیدا کند.

مسئله از این قرار بود که یک فروشنده فرضی سعی داشت تا بهترین مسیر را در عبور از یک سری شهر انتخاب کند؛ به
طوری که می بایست از هر شهر تنها یک بار عبور کند و البته از همه شهرهای مورد نظر نیز بگذرد.

آدلمان، این مسئله را برای هفت شهر مورد نظر حل کرد. هرچند حل این مسئله با هفت شهر، به آسانی و حتی بر روی کاغذ
هم قابل حل است؛ اما چنان چه تعداد شهرها افزایش یابد، مسئله بسیار دشوار شده، در نهایت به چندین سال زمان برای حل
مسئله نیاز خواهیم داشت.

اهمیت ایده آدلمان را می توان این گونه بیان داشت:

۱. تشریح امکان استفاده از مولکول DNA در حل مسائل کلاسیک ریاضی که به کمک روش های مرسوم محاسباتی
غیرممکن می نمود.

۲. انجام محاسبات در سطح مولکولی و رفع موانع کوچک سازی قطعات الکترونیکی در صنعت نیمه هادی.

۳. اثبات جنبه منحصر به فرد بودنDNA ، به عنوان یک ساختمان داده ای.

۴. اثبات این که DNA به روش پردازش موازی، محاسبات را انجام می دهد.

DNAجای گزینی برای سیلیکون

مطابق قانون مور (Moor Law)1 هر ۱۸ ماه، تعداد قطعات الکترونیکی موجود در تراشه های کامپیوتری (Chip)دو برابر
می شود و سرعت نیز چند برابر افزایش می یابد. از طرفی هر روز شاهد کوچک تر شدن وسایل الکترونیکی هستیم؛ اما
بالاخره سرعت فیزیکی و کوچک سازی برای ریزپردازنده های(Microprocessor) سیلیکونی (نیمه هادی به کار رفته در
ساخت مدارهای الکترونیکی) به پایان خواهد رسید؛ به طوری که از نظر ساخت کارخانه ای با مشکل روبه رو خواهیم شد.

تراشه سازان، سال هاست که به دنبال جای گزینی برای سیلیکون هستند که این جای گزینی، همان مولکول DNA موجود در
سلول های ارگانیسم زنده است؛ منبعی فراوان و ارزان که بر خلاف مواد سمی ریزپردازنده های رایج، از نظر مسائل زیست
محیطی، منبعی پاک محسوب می شود.

از طرفی مطابق نظریه دانیل ایلی، مولکول DNA همانند یک سیم مولکولی، هادی جریان الکترون هاست.

DNAچیست و چه ارتباطی با سیستم های کامپیوتری دارد؟

همان گونه که اشاره شد، آدلمان، ریاضی دان و دانشمند علوم کامپیوتر، با مطالعه کتاب بیولوژی مولکولی واتسون و بررسی
ساختار DNA در مدل واتسون – کریک (آوریل۱۹۵۳م.) توانست به عمل کرد مشابه مولکول DNA و سیستم های
کامپیوتری پی ببرد.

نکات برجسته مدل واتسون – کریک را در عبارات زیر می توان خلاصه کرد:

۱. مولکولDNA 2 مارپیچی دوگانه است و برای تجسم این مارپیچ، «ستون فقرات» متناوبی از گروه های فسفات و قند را در
نظر بگیرید که حول یک استوانه فرضی بلند، پیچیده شده باشد؛ این یکی از رشته های مارپیچ دوگانه است.

در مارپیچDNA ، دو رشته وجود دارد که توسط بازهایی که بیرون از رشته ها به سمت مولکول قرار دارند، با تشکیل
پیوندهای شیمیایی ضعیف یکدیگر را نگه می دارند.

۲. درDNA ، چهار نوع نوکلئوتید (واحد ساختاریDNA )وجود دارد که عبارتند از آدنین(A)، تیمین(T)، سیتوزین(C)
وگوانین(G).

بر طبق مدل مذکور، میزان آدنین و تیمین برابر است؛ زیرا بازهای آدنین در یکی از دو رشته، همیشه به تیمین رشته مقابل
می پیوندد.

به طور مشابهی میزان گوانین با سیتوزین نیز برابر است؛ زیرا دو باز در مولکولDNA ، همواره به هم پیوند می خورند. از
این رو، اگر دو رشته مولکول DNAبا شکستن پیوندهای بین بازها جدا شوند، هر رشته تمام اطلاعات لازم جهت سنتز رشته
مقابل را فراهم می کند.

توانایی خود همانندسازیDNA ، قابلیتی است که هر مولکول فرضی به عنوان ماده ژنتیکی باید آن را داشته باشد. DNAنیز
این گونه است؛ به طوری که با جدا شدن هر دو رشته مارپیچ از هم و سپس الگو قرار دادن هر رشته برای سنتز رشته جدید،
همانندسازی می کند. مهم تر این که مدل واتسون – کریک نشان داد که اطلاعات ژنتیکی به نحوی در ردیف بازهای مولکول
DNAرمزشده است؛ درست و همانند آن چه که در کامپیوترها اتفاق می افتد؛ یعنی ذخیره داده ها به صورت رشته های
دودویی (Binary)متشکل از دو رقم ۰ و ۱ می باشد.

یک رقم دودویی، بیت (Bit)خوانده می شود. اطلاعات در کامپیوترهای دیجیتال، به وسیله گروه هایی از بیت نشان داده
می شوند. با استفاده از تکنیک های کدگذاری، بیت ها نه تنها برای نمایش اعداد دودویی، بلکه برای سایر سمبل های گسسته،
همچون ارقام ده دهی و یا حروف الفبا نیز به کار برده می شوند.

با استفاده صحیح از مجموعه های دودویی و به کارگیری روش های مختلف کدگذاری، می توان گروه های بیت ها را برای
ساخت مجموعه های کامل دستورالعمل ها جهت انجام محاسبات به کار برد.

در مباحث علوم کامپیوتر، داده ها را به طرق مختلفی سازماندهی می کنند. مدل منطقی یا ریاضی یک سازمان معین برای
داده ها را اصطلاحاً ساختمان داده ها می نامند. ساختمان داده ها، در واقع به گونه ای است که می توان داده ها را در چارچوب آن
ساختمان پردازش نمود.

جالب است بدانیم که یک رشته DNA رمزگذاری شده با چهار باز G ,C ,T ,A و با فاصله ای حدود ۰/۳۵ نانومتری
نوکلئوتیدها از هم، یک ساختمان داده ای منحصر به فرد است.

از سویی دیگر، تراکم داده ای DNA یا همان حجم اطلاعاتی که می تواند در خود نگه دارد، در مقایسه با کامپیوترهای امروزی،
فوق العاده است. این در حالی است که بیش از ۱۰ تریلیون مولکول DNA در یک سانتی متر مکعب (۰/۰۶ اینچ مکعب) جای
می گیرد. با این حجم از DNA می توان ۱۰ ترا بایت (۱۰۰۰ گیگا بایت) اطلاعات را ذخیره نمود و ۱۰ تریلیون محاسبه را در یک
لحظه به انجام رساند. همچنین یک گرم DNA خشک که تقریباً به اندازه نصف یک حبه قند است می تواند اطلاعات یک
تریلیون CDرا در خود ذخیره کند. تراکم موءثر DNA حدود ۱۰۰۰۰۰ بار، بیشتر از هارد دیسک های مدرن است.

آدلمان با استعدادی که داشت، پی برد که DNAدر طبیعت، همانند ماشین تورینگ عمل می کند.

ماشین تورینگ که به یاد ریاضی دان انگلیسی Alan Turing نام گذاری شده است، یک آتاماتون است و آتاماتون یک مدل
انتزاعی از کامپیوتر می باشد. حافظه موقت ماشین تورینگ، نوار است. این نوار ب