رایانش یا محاسبات بیولوژیکی چیست و چگونه می تواند دنیای ما را تغییر دهد؟

رایانش یا محاسبات بیولوژیکی چیست و چگونه می تواند دنیای ما را تغییر دهد؟

وقتی به مبدا ایجاد رایانه نگاه می کنید – “کسی که محاسبه می کند” – یاد می گیرید الکترونیک لزوما یک مولفه مورد نیاز نیست، حتی اگر اکثر ما هنگام شنیدن این اصطلاح، رایانه رومیزی یا لپ تاپ امروزی خود را تصور کنیم. رایانه چیزی است که می تواند داده ها را اداره کند و از این منظر، مغز ما یکی از قدرتمندترین رایانه هایی است که وجود دارد. پیشرفت قابل توجهی در ایجاد کامپیوترهای بیولوژیکی صورت گرفته است. هنگامی که آن ها کامل شدند، دنیای ما تغییر خواهد کرد.

کامپیوترهای بیولوژیکی چیست؟
کامپیوترهای بیولوژیکی از سلول های زنده ساخته می شوند. به جای سیم کشی و سیگنالینگ، رایانه های بیولوژیکی از ورودی های شیمیایی و سایر مولکول های بیولوژیکی مانند پروتئین ها و DNA استفاده می کنند. دقیقا مانند رایانه رومیزی، این رایانه های ارگانیک می توانند به داده ها پاسخ دهند و پردازش کنند، البته به روش احتیاطی مشابه قابلیت های رایانه ها در سال 1920. این واقعیت که محققان توانسته اند کامپیوترهای بیولوژیکی را برای تکمیل یک دروازه منطق به دست آورند، یک دستاورد قابل توجه است.

پتانسیل کامپیوترهای بیولوژیکی
هنگامی که شما یک سلول بیولوژیکی واحد برنامه ریزی کرده اید، صرفه جویی در میلیاردها هزینه تنها با راه حل های مواد مغذی و زمان آزمایشگاه فناوری، بسیار مقرون به صرفه است. همچنین پیش بینی می شود که در واقع بیوکامپیوترها، نسبت به همتایان الکترونیکی خود قابل اطمینان تر باشند. برای مثال، به این فکر کنید که چگونه بدن ما هنوز زنده می ماند، حتی اگر میلیون ها سلول ما از بین بروند، اما رایانه ای که از سیم ها ساخته شده است، می تواند در صورت قطع شدن یک سیم متوقف شود. علاوه بر این، هر سلول یک کارخانه کوچک در اختیار دارد، بنابراین پس از برنامه ریزی، می تواند هر ماده شیمیایی بیولوژیکی را سنتز کند. به جای آن چه امروزه انجام شده است، وقتی مهندسین زیستی، ژن ها را نقشه برداری می کنند و سعی می کنند رازهای خود را کشف کنند، آن ها فقط می توانند سلول ها را برای انجام کار مورد نیازشان برنامه ریزی کنند – به عنوان مثال سلول های برنامه ریزی شده برای مبارزه با سرطان یا تحویل انسولین به جریان خون دیابتی.

چالش های زیست رایانه ای
اگرچه زیست رایانه شباهت هایی با زیست شناسی و علوم رایانه دارد، اما به هیچ وجه با هیچ کدام مطابقت ندارد. در زیست شناسی، هدف مهندسی معکوس کردن یک سری سیستم های مهندسی است که قبلا ساخته شده اند. بیوکامپیوتینگ با هدف پیشبرد مهندسی زیست، ارائه می گردد. کارشناسان علوم رایانه به دستگاه هایی که دستورات برنامه ریزی شده را اجرا می کنند، عادت کرده اند. اندام های موجود در برخورد با محیط های بیولوژیکی در آن چه به عنوان “آزمایشگاه مرطوب” شناخته می شوند، ممکن است، غیرقابل پیش بینی واکنش نشان دهند. مقصر این امر می تواند برنامه نویسی سلول باشد یا به راحتی می تواند چیزی بیرونی مانند شرایط محیطی، تغذیه یا زمان بندی باشد.

محاسبات بیولوژیکی دنیای امروز
در حالی که رایانه های بیولوژیکی به اندازه رایانه های شخصی پُرکار نیستند، چندین شرکت برای پیشرفت این زمینه بسیار جوان کار می کنند. بنیانگذاران Synthego ، یک بنیانگذار دره سیلیکون، زیست شناس نیستند. آن ها برادران و مهندسین نرم افزار هستند که قبلا برای ساخت موشک های SpaceX کار می کردند، اما تصور می کردند که توانایی گرفتن آن چه در مورد طراحی چابک و ابزارهای ویرایش ژن وجود دارد، در سیستم های این گونه نیز می توان طراحی نمود. این شرکت مجموعه ای از CRISPR های سفارشی را برای دانشمندان از مجموعه ای از تقریبا 5000 ارگانیسم موجود در کتابخانه ژنوم Synthego ایجاد می کند. در نهایت، این می تواند مدت زمان لازم برای انجام ویرایش های ژن را برای دانشمندان کاهش دهد.
شرکت مایکروسافت برای محاسبات بیولوژیکی به نام ایستگاه B وارد میدان این عرضه شده است. این شرکت با دانشگاه پرینستون و دو شرکت بریتانیایی، آکسفورد بیو مددیکا و سینتسیس، روی سیستم تحقیقاتی جدید که می تواند حجم داده های زیست پزشکی را با مجموعه ای از برنامه های کامپیوتری یکپارچه، تجزیه و تحلیل کند. این تجزیه و تحلیل سپس برای راهنمایی دانشمندان در مورد بهترین روش برای انجام تحقیقات، مانند ویرایش DNA به روشی خاص، استفاده می شود. امید این است که در نهایت این سیستم هزینه محصولات ژن درمانی را کاهش داده و آن ها را برای بسیاری از بیماران دیگر به ارمغان آورد.
دانشمندان توانستند با استفاده از CRISP، سلول را به یک کامپیوتر بیولوژیکی تبدیل کنند. منظور از CRIPS، توالی DNA ها است که می توان به باکتری ها اشاره نمود. این برنامه ریزی شده بود تا کدهای ژنتیکی خاصی را تهیه کرده و محاسباتی را انجام دهد که پروتئین خاصی تولید می کند. این نقطه عطف، سرانجام می تواند به داشتن رایانه های قدرتمند در سلول منجر شود که در ادامه می توانند بیماری ها را تشخیص داده و درمان کنند. در آینده تصور کنید که این سلول ها می توانند برای اسکن نشانگرهای زیستی که نشان دهنده وجود بیماری است، برنامه ریزی شوند. اگر همه معیارها رعایت شود، همین سلول ها می توانند پروتئین هایی انبوه تولید کنند که می توانند به درمان بیماری کمک کنند. یک ریزسلول و یا ریز توده، ممکن است میلیاردها سلول داشته باشد، همه آن ها دارای “پردازنده دو هسته ای” خود هستند. توان محاسباتی که این امکان را می دهد، با رایانه دیجیتال امروز برابر است.
کار در زمینه زیست رایانه تاکنون بر روی سیستم های مبتنی بر DNA متمرکز شده است. زیرا، در این مرحله، مهندسی ژنتیک به اندازه کافی درک شده است (حتی اگر همه رازهای آن شناخته نشده باشند) تا بتواند پیشرفت کند. سیستم های بیولوژیکی بیشتری برای مقابله وجود دارد، مانند سیستم های مبتنی بر سلول های عصبی. پیش بینی می شود آینده شامل استفاده از دانش حاصل از توسعه بیوشیمی برای سیستم های مبتنی بر DNA و استفاده از آن برای نوروشیمی باشد.

​

www.nn4e.com
nn4e@aol.com
شناسه تلگرام @nimanamira
09360703858
کانال تلگرام https://t.me/nn4enamira
کانال تام تام https://tt.me/nn4enamira
کانال تلپادو http://telepado.me/1/nn4enamira
اینستاگرام https://www.instagram.com/nn4enamira