ریزپردازنده های بیولوژیک، یا، چگونگی ساخت یک کامپیوتر دارای بخش های بیولوژیک The biological microprocessor, or how to build a computer with biological parts
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2013
توضیحات
رشته های مرتبط: مهندسی کامپیوتر، معماری سیستم های کامپیوتری و سخت افزار کامپیوتر
علم مربوط به سیستم ها (systemics)، که یک تغییر پارادایم (الگو) انقلابی در تفکر علمی است، دارای کاربردهایی در سیستم های بیولوژی و بیولوژی سنتتیک می باشد، و منجر به شکل گیری ایده ی استفاده از کامپیوترهای سیلیکونی و اصول مهندسی آن ها به عنوان یک برنامه ی کار برای مهندسی یک ماشین مشابه که از بخش های بیولوژیک ساخته شده است، گردیده است. این جا ما این بلوک های ساختمانی و اینکه چگونه آن-ها می توانند برای ایجاد یک سیستم کامپیوتری و یا یک ریزپردازنده ی بیولوژیکی مونتاژ شوند را توصیف می-کنیم. چنین سیستمی دارای بخش های بیولوژیکی می باشد که از یک دستگاه ورودی / خروجی، یک واحد منطق حسابی، و یک واحد کنترل، حافظه و سیم ها ساخته شده است تا این اجزا را به هم متصل کند. یک بیوکامپیوتر می تواند برای پایش و کنترل یک سیستم بیولوژیکی مورد استفاده قرار بگیرد. طبیعت و کامپیوترها کلماتی می باشند که برای چیزهای غیرمرتبط مورد استفاده قرار می گیرند. به هر حال، این دیدگاه تغییر کرده است و آغاز تغییر آن از دهه ۱۹۴۰ بوده است یعنی زمانی که یک پارادایم (الگو) علمی انقلابی، یعنی علم سیستم مبتنی بر فلسفه ی آرمانی افلاطونی، محبوبیت خودش را به دست آورده بود. ریشه های آرمان گرایی فلسفی مبتنی بر علم سیستم ها، به افلاطون بر می گردد. یک بخش مرکزی از کار افلاطون، تئوری او از اشکال می باشد، که تئوری ایده ها نیز نامیده می شود. اشکال، الگوی اولیه می باشد و برنامه کار، لزوم پدیده های مختلف از چیزهای مشابه می باشد. از نظر افلاطون، جهان برتر شامل موضوعات ریاضی، شرایط، و ایده های انتزاعی غیرمادی می باشد. به علاوه، افلاطون در بیان خودش یک مفهومی به نام سیستم را معرفی کرد. یک سیستم، مطابق با بیان افلاطون، یک مدلی برای تفکر در مورد این است که چگونه ساختارهای پیچیده ایجاد می شوند. یک فیلسوف آرمان گرای دیگر، به نان کانت، در سال ۱۹۷۰ در مقاله ی انتقادی خودش از قضاوت، مفهوم خودسازمان دهی را معرفی کرد. مفاهیم آرمان گرایی مبتنی بر علم سیستم-ها، به منظور درک پیچیدگی و مسایل با داده های بزرگ، در علم معاصر دارای اهمیت شده است. بین دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، ۳ کار منتشر شده است: ۱۹۴۸، نوربرت واینر، فرمانشناسی (سیبرنتیک) یا کنترل و ارتباط در حیوانات و دستگاه ها را منتشر کرد. در ۱۹۵۵ ویلیامز روس آشبی، “مقدمه ای بر سیبرنتیک” را منتشر کرد. در ۱۹۶۸، لودوینگ برتالانفی “تئوری سیستم های عمومی: اساس، پیشرفت، کاربردها” را منتشر کرد. برتالانافی، مفهوم سیستم ها را تعریف کرد. سیبرنتیک، سیستم های پیچیده ای را توصیف می کند که دارای یک تعداد بزرگی از بخش های تعاملی و مرتبط می باشند. وینر و آشبی، پیشگام استفاده از ریاضی برای مطالعه ی سیستم ها بودند. این تئوری سیستم ها سپس در سال های آینده پیشرفت کرد. سهم های مهم در این زمینه مربوط به هینز فوئرستر می باشد، او در کار خود روی سیبرنتیک و توضیح سیستم های تنظیمی تمرکز کرده است و او کسی است که در سال ۱۹۵۸ آزمایشگاه کامپیوترهای بیولوژیکی را در دپارتمان مهندسی الکتریک در دانشگاه ایلی نویز تاسیس کرد. کار BCL، تمرکز روی مشابهت ها در سیستم های سیبرنتیک و الکترونیک و به ویژه محاسبات ملهم از بیولوژی بوده است. سایر سهم های مهم در علم سیستم ها متعلق به کارهای ایلیا پریگوگین، برنده ی جایزه ی نوبل می باشد که روی خودسازمان دهی و مفاهیم تئوری سیستم ها در ترمودینامیک کار کرده بود. به علاوه، کار میشل فیگنبائومز روی تئوری بی نظمی نیز دارای اهمیت می باشد. در حال حاضر، تئوری سیستم ها در علوم زیستی در زمینه هایی مانند سیستم های بیولوژی، و بیولوژی سنتتیک و کاربرد عملی آن ها کاربرد خودش را یافته است. اصطلاح سیستم های بیولوژی توسط برتالانفای در سال ۱۹۲۸ شکل گرفت. بیولوژی سیستم ها روی تعاملات پیچیده در سیستم های بیولوژیک و کاربرد یک چشم انداز جامع تمرکز دارد. روی هم رفته، این نوع از تفکر منجر به شناسایی ایده هایی فراتر ار پردازش داده ها در طبیعت و همچنین در ماشین هایی مانند کامپیوترهای سیلیکونی شده است.
علم مربوط به سیستم ها (systemics)، که یک تغییر پارادایم (الگو) انقلابی در تفکر علمی است، دارای کاربردهایی در سیستم های بیولوژی و بیولوژی سنتتیک می باشد، و منجر به شکل گیری ایده ی استفاده از کامپیوترهای سیلیکونی و اصول مهندسی آن ها به عنوان یک برنامه ی کار برای مهندسی یک ماشین مشابه که از بخش های بیولوژیک ساخته شده است، گردیده است. این جا ما این بلوک های ساختمانی و اینکه چگونه آن-ها می توانند برای ایجاد یک سیستم کامپیوتری و یا یک ریزپردازنده ی بیولوژیکی مونتاژ شوند را توصیف می-کنیم. چنین سیستمی دارای بخش های بیولوژیکی می باشد که از یک دستگاه ورودی / خروجی، یک واحد منطق حسابی، و یک واحد کنترل، حافظه و سیم ها ساخته شده است تا این اجزا را به هم متصل کند. یک بیوکامپیوتر می تواند برای پایش و کنترل یک سیستم بیولوژیکی مورد استفاده قرار بگیرد. طبیعت و کامپیوترها کلماتی می باشند که برای چیزهای غیرمرتبط مورد استفاده قرار می گیرند. به هر حال، این دیدگاه تغییر کرده است و آغاز تغییر آن از دهه ۱۹۴۰ بوده است یعنی زمانی که یک پارادایم (الگو) علمی انقلابی، یعنی علم سیستم مبتنی بر فلسفه ی آرمانی افلاطونی، محبوبیت خودش را به دست آورده بود. ریشه های آرمان گرایی فلسفی مبتنی بر علم سیستم ها، به افلاطون بر می گردد. یک بخش مرکزی از کار افلاطون، تئوری او از اشکال می باشد، که تئوری ایده ها نیز نامیده می شود. اشکال، الگوی اولیه می باشد و برنامه کار، لزوم پدیده های مختلف از چیزهای مشابه می باشد. از نظر افلاطون، جهان برتر شامل موضوعات ریاضی، شرایط، و ایده های انتزاعی غیرمادی می باشد. به علاوه، افلاطون در بیان خودش یک مفهومی به نام سیستم را معرفی کرد. یک سیستم، مطابق با بیان افلاطون، یک مدلی برای تفکر در مورد این است که چگونه ساختارهای پیچیده ایجاد می شوند. یک فیلسوف آرمان گرای دیگر، به نان کانت، در سال ۱۹۷۰ در مقاله ی انتقادی خودش از قضاوت، مفهوم خودسازمان دهی را معرفی کرد. مفاهیم آرمان گرایی مبتنی بر علم سیستم-ها، به منظور درک پیچیدگی و مسایل با داده های بزرگ، در علم معاصر دارای اهمیت شده است. بین دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، ۳ کار منتشر شده است: ۱۹۴۸، نوربرت واینر، فرمانشناسی (سیبرنتیک) یا کنترل و ارتباط در حیوانات و دستگاه ها را منتشر کرد. در ۱۹۵۵ ویلیامز روس آشبی، “مقدمه ای بر سیبرنتیک” را منتشر کرد. در ۱۹۶۸، لودوینگ برتالانفی “تئوری سیستم های عمومی: اساس، پیشرفت، کاربردها” را منتشر کرد. برتالانافی، مفهوم سیستم ها را تعریف کرد. سیبرنتیک، سیستم های پیچیده ای را توصیف می کند که دارای یک تعداد بزرگی از بخش های تعاملی و مرتبط می باشند. وینر و آشبی، پیشگام استفاده از ریاضی برای مطالعه ی سیستم ها بودند. این تئوری سیستم ها سپس در سال های آینده پیشرفت کرد. سهم های مهم در این زمینه مربوط به هینز فوئرستر می باشد، او در کار خود روی سیبرنتیک و توضیح سیستم های تنظیمی تمرکز کرده است و او کسی است که در سال ۱۹۵۸ آزمایشگاه کامپیوترهای بیولوژیکی را در دپارتمان مهندسی الکتریک در دانشگاه ایلی نویز تاسیس کرد. کار BCL، تمرکز روی مشابهت ها در سیستم های سیبرنتیک و الکترونیک و به ویژه محاسبات ملهم از بیولوژی بوده است. سایر سهم های مهم در علم سیستم ها متعلق به کارهای ایلیا پریگوگین، برنده ی جایزه ی نوبل می باشد که روی خودسازمان دهی و مفاهیم تئوری سیستم ها در ترمودینامیک کار کرده بود. به علاوه، کار میشل فیگنبائومز روی تئوری بی نظمی نیز دارای اهمیت می باشد. در حال حاضر، تئوری سیستم ها در علوم زیستی در زمینه هایی مانند سیستم های بیولوژی، و بیولوژی سنتتیک و کاربرد عملی آن ها کاربرد خودش را یافته است. اصطلاح سیستم های بیولوژی توسط برتالانفای در سال ۱۹۲۸ شکل گرفت. بیولوژی سیستم ها روی تعاملات پیچیده در سیستم های بیولوژیک و کاربرد یک چشم انداز جامع تمرکز دارد. روی هم رفته، این نوع از تفکر منجر به شناسایی ایده هایی فراتر ار پردازش داده ها در طبیعت و همچنین در ماشین هایی مانند کامپیوترهای سیلیکونی شده است.
Description
Systemics, a revolutionary paradigm shift in scientific thinking, with applications in systems biology, and synthetic biology, have led to the idea of using silicon computers and their engineering principles as a blueprint for the engineering of a similar machine made from biological parts. Here we describe these building blocks and how they can be assembled to a general purpose computer system, a biological microprocessor. Such a system consists of biological parts building an input / output device, an arithmetic logic unit, a control unit, memory, and wires (busses) to interconnect these components. A biocomputer can be used to monitor and control a biological system.
