Πέμπτη, Μαρτίου 10

Επαναστατική βιολογική συσκευή τροφοδοτείται από την τριφωσφορική αδενοσίνη


Επαναστατική βιολογική συσκευή τροφοδοτείται 
από την τριφωσφορική αδενοσίνη

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια νέα ενεργειακά αποδοτικών βιολογικών υπερυπολογιστών που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν μια μέρα πιο ισχυρές μηχανές του κόσμου.

Οι Υπερυπολογιστές έχουν την εξουσία να διενεργούν αφάνταστα πολύπλοκους υπολογισμούς, αλλά υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα - που χρησιμοποιούν πολύ ενέργεια.Σύμφωνα με μια έκθεση από το Επιχειρησιακό Πρότυπο, ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν κάνει μια εκπληκτική νέα εξέλιξη που θα μπορούσε να λύσει το ενεργειακό πρόβλημα για υπερυπολογιστές άπαξ και δια παντός.

Οι ερευνητές έχουν κάνει ένα μοντέλο βιολογικού υπερυπολογιστή, ο οποίος θα μπορούσε να επεξεργαστεί πληροφορίες γρήγορα και με ακρίβεια, χρησιμοποιώντας παράλληλα δίκτυα σαν ένα παραδοσιακό υπερυπολογιστή. Τρέχει σε βιολογικές διαδικασίες παρόμοιες με αυτές που τροφοδοτούνται όλα τα ζωντανά κύτταρα.

Σύμφωνα με τον Dan Νικολάου από το Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ, «Έχουμε καταφέρει να δημιουργήσουμε ένα πολύ σύνθετο δίκτυο σε ένα πολύ μικρό χώρο." Οι επιστήμονες πήραν τον τρόπο μεταφοράς στην φύση της ενέργειας, χρησιμοποιώντας τριφωσφορική αδενοσίνη, ή ATP, σαν την κύρια πηγή που τροφοδοτεί το νέο βιολογικό υπερυπολογιστή.

Η ουσία που παρέχει ενέργεια σε όλα τα κύτταρα στο σώμα μας, τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), μπορεί επίσης να είναι σε θέση να τροφοδοτήσει την επόμενη γενιά των υπερυπολογιστών. μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Νικολάου, ο πρόεδρος του Τμήματος Εμβιομηχανική σε McGill, πιστεύουν. Έχουν δημοσίευσει ένα άρθρο σχετικά με το θέμα νωρίτερα αυτή την εβδομάδα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS), στο οποίο περιγράφουν ένα μοντέλο ενός βιολογικού υπολογιστή που έχουν δημιουργήσει οι οποίες είναι σε θέση να επεξεργαστεί πληροφορίες πολύ γρήγορα και με ακρίβεια χρησιμοποιώντας παράλληλα δίκτυα το μοντέλο βιο υπερυπολογιστής που έχουν δημιουργήσει χρησιμοποιεί πολύ λιγότερη ενέργεια, και χρησιμοποιεί πρωτεΐνες που υπάρχουν σε όλα τα ζωντανά κύτταρα να λειτουργούν.

Doodling στο πίσω μέρος ενός φακέλου

«Έχουμε καταφέρει να δημιουργήσουμε ένα πολύ σύνθετο δίκτυο σε μια πολύ μικρή περιοχή," δήλωσε ο Dan Νικολάου, Sr. με ένα γέλιο.Ξεκίνησε να δουλεύει την ιδέα με το γιο του, Dan νεώτερος, περισσότερο από μια δεκαετία πριν, και στη συνέχεια ενώνονται με συναδέλφους από τη Γερμανία, τη Σουηδία και την Ολλανδία, περίπου 7 χρόνια πριν. "Αυτό που ξεκίνησε ως μια ιδέα φακέλου, μετά από πάρα πολύ ρούμι νομίζω, με σχέδια που φαινόταν σαν μικρά σκουλήκια να εξερευνούν λαβύρινθους."

Το μοντέλο βιο-υπερυπολογιστή που οι Nicolaus (πατέρας και γιος) και οι συνεργάτες τους έχουν δημιουργήσει ήρθε χάρη σε ένα συνδυασμό των γεωμετρικών μοντέλων και της μηχανικής τεχνογνωσίας (στην κλίμακα nano). Είναι ένα πρώτο βήμα, να αποδείξει ότι αυτό το είδος των βιολογικών υπερυπολογιστής μπορεί πραγματικά να λειτουργήσει.

οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει λίγο σαν ένα οδικό χάρτη μιας πολυάσχολης και πολύ οργανωμένης πόλη όπως φαίνεται από ένα αεροπλάνο.

Πιο βιώσιμη υπολογιστών

Αλλά στην περίπτωση της βιο-υπολογιστή, η πόλη είναι ένα τσιπ μέτρησης τετραγωνικών περίπου 1,5 εκατοστά στο οποίο έχουν χαραχθεί κανάλια. Αντί των ηλεκτρονίων που προωθείται με ηλεκτρικό φορτίο και να κινηθεί γύρω σε ένα παραδοσιακό μικροτσίπ, σύντομη χορδές των πρωτεϊνών (που οι ερευνητές αποκαλούν βιολογικοί παράγοντες) ταξιδέψουν γύρω από το κύκλωμα με ελεγχόμενο τρόπο, τις κινήσεις τους τροφοδοτείται από ΑΤΡ, η χημική ουσία που είναι , κατά κάποιο τρόπο, ο χυμός της ζωής για τα πάντα, από τα φυτά για να τους πολιτικούς.

Επειδή διοικείται από βιολογικούς παράγοντες, και ως εκ τούτου δύσκολα ζεσταίνει καθόλου, το μοντέλο βιο-υπερυπολογιστή που έχουν αναπτύξει οι ερευνητές χρησιμοποιεί πολύ λιγότερη ενέργεια από ό, τι πρότυπο ηλεκτρονικό υπερ-υπολογιστές, καθιστώντας το πιο βιώσιμο. Παραδοσιακά υπερ-υπολογιστές χρησιμοποιούν τόσο πολύ ηλεκτρικής ενέργειας, ώστε να ζεσταθεί πολύ και στη συνέχεια θα πρέπει να κρυώσει, απαιτώντας συχνά τη δική τους μονάδα παραγωγής ενέργειας για να λειτουργήσει.

Η μετάβαση από το μοντέλο με την πραγματικότητα

Παρά το γεγονός ότι το μοντέλο βιο υπερυπολογιστής ήταν σε θέση να αντιμετωπίσει πολύ αποτελεσματικά ένα σύνθετο κλασική μαθηματικό πρόβλημα με τη χρήση παράλληλων υπολογιστών του είδους που χρησιμοποιείται από υπερ-υπολογιστές, οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά μπροστά για να μετακινηθείτε από το μοντέλο που έχουν δημιουργηθεί για να μια πλήρους κλίμακας λειτουργικό υπολογιστή.

Μπορεί να μοιάζει με σενάριο επιστημονικής φαντασίας, αλλά κάποια στιγμή οι υπερυπολογιστές θα γίνουν βιολογικοί με το ATP να είναι η πηγή ενέργειάς τους.

Το ATP είναι η πηγή ενέργειας των κυττάρων του οργανισμού μας και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορέσουν να τα χρησιμοποιήσουν ως πηγή ενέργειας και για τους μελλοντικούς βιολογικούς υπερυπολογιστές. Τα μηχανήματα αυτά θα έχουν τη δυνατότητα της ταχύτατης επεξεργασίας δεδομένων, ενώ θα μπορούν να χρησιμοποιούν ταυτόχρονα πολλά δίκτυα.

Αυτά αναφέρονται σε ένα paper που δημοσιεύτηκε στα Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), όπου γίνεται η περιγραφή ενός βιολογικού υπολογιστή, ο οποίος αποτελείται από ένα ευρύ δίκτυο συνδέσεων. Για τους ερευνητές μία τέτοια διάταξη αποτελεί το πρώτο βήμα, καθώς είναι η απόδειξη ότι μία τέτοια υπολογιστική διάταξη είναι εφικτό να δημιουργηθεί.

Τα κυκλώματα ενός τέτοιου υπολογιστή μοιάζουν με μία πόλη που έχει πολυσύχναστους δρόμους, ενώ αντί για την μεταφορά ηλεκτρονίων μέσα του, υπάρχει η μετακίνηση πρωτεϊνών, με ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της διάταξης αυτής είναι το γεγονός ότι δεν παράγεται η θερμότητα που παράγεται στους τωρινούς υπολογιστές.

Το Πρόγραμμα
ΕΥΑΓΟΡΑΣΤο Πρόγραμμα/

Αναλυτική Περιγραφή

Το προτεινόμενο έργο είναι η δημιουργία ενός υπερυπολογιστή Ιατρικών, Βιολογικών και Οικολογικών δεδομένων βασισμένου σε αναδιατασσόμενη λογική (FPGAs) ο οποίος θα προσφέρει υπηρεσίες σε αντίστοιχα εργαστήρια. Η Ιατρική και η Βιολογία και η Οικολογία είναι πολύ γρήγορα αναπτυσσόμενες επιστήμες με ευρύτατο πεδίο έρευνας. Οι επιστήμονες- ερευνητές έχουν να αντιμετωπίσουν, μεταξύ άλλων, σημαντικά προβλήματα που αφορούν τη διαχείριση τεράστιου όγκου δεδομένων τα οποία παράγονται καθημερινά στο εργαστήριο και μεγάλους χρόνους επεξεργασίας που απαιτούνται για την εξόρυξη της τελικής-χρήσιμης πληροφορίας. Η σύγχρονη προσέγγιση στη λύση του προβλήματος είναι η χρήση υπερυπολογιστών ή υπολογιστών πλέγματος. Μία διαφορετική προσέγγιση, είναι το προτεινόμενο σύστημα. Θα αποτελείται από δύο υπολογιστές γενικού σκοπού και μια σειρά από κάρτες(boards) με αναδιατασσόμενη λογική στις οποίες θα μπορεί να εκτελεστεί με ταχύτητα το κάθε εφαρμογή που έχει σχεδιαστεί για τον συγκεκριμένο υπολογιστή.

Οι υπολογιστές γενικού σκοπού θα έχουν ως ρόλο την διασύνδεση με το διαδίκτυο και τη διαχείριση των χρηστών του υπερυπολογιστή αλλά και τη διασύνδεση με τις κάρτες αναδιατασσόμενης λογικής. Οι κάρτες θα είναι διασυνδεδεμένες είτε με τον υπολογιστή γενικού σκοπού μέσω πολύ γρήγορής διασύνδεσης είτε θα διασυνδέονται μεταξύ τους. Το έργο προβλέπει τη δημιουργία κατάλληλων προδιαγραφών για διασύνδεση (interfaces) τη δημιουργία βιβλιοθηκών που τα υλοποιούν αλλά και βιβλιοθηκών που υλοποιούν χρήσημες κοινές εργασίες όπως πρόσβαση σε εξωτερικές μνήμες, εσωτερική κρυφή μνήμη κλπ. Μετά τη δημιουργία των βιβλιοθηκών θα δημιουργηθούν βασισμένες σε αυτές εξειδικευμένες εφαρμογές Βιοπληροφορικής ενώ θα εισαχθούν και οικολογικά μοντέλα. Οι εφαρμογές που θα επιλεχθούν θα είναι από τις πλέον σημαντικές (πχ NCBI BLAST) ώστε να καταστήσουν τον υπερυπολογιστή ιδιαίτερα χρήσιμο για περισσότερους δυνατόν τελικούς χρήστες.

Ο κάθε χρήστης θα έχει το λογαριασμό πρόσβασης από τον οποίο θα έχει πρόσβαση σε διάφορες βάσεις δεδομένων αποθηκευμένες τοπικά. Οι εφαρμογές που θα δημιουργηθούν θα ελέγχουν από τους τελικούς χρήστες για την ορθότητα των αποτελεσμάτων με σειρά πειραμάτων. Αναμενόμενο αποτέλεσμα είναι η μείωση του χρόνου εκτέλεσης των πειραμάτων κατά μέσο όρο 20 φορές ανά εφαρμογή ανά κάρτα με αναδιατασσόμενη λογική. Η λειτουργία με 16 κάρτες συνεπώς θα αντιστοιχεί σε ισοδύναμο 320 υπολογιστών. Ο προτεινόμενος υπερυπολογιστής θα αποτελέσει σημαντικό εργαλείο έρευνας για τους τελικούς χρήστες και θα τους βοηθήσει να γίνουν ιδιαίτερα ανταγωνιστικοί στο ερευνητικό τους πεδίο. Τα εργαστήρια που θα σχεδιάσουν και θα υλοποιήσουν τον υπερυπολογιστή θα έχουν μία πολύ ισχυρή πλατφόρμα στην οποία θα μπορούν να αναπτύσσουν νέες εφαρμογές και να διεξάγουν ερευνητικό έργο. Το κόστος συντήρησης του είναι σημαντικά χαμηλότερο από αντίστοιχους υπολογιστές γενικού σκοπού ενώ η κατανάλωση ενέργειας είναι περίπου 20 φορές χαμηλότερη με σημαντικές επιπτώσεις και στο περιβάλλον. 

Καναδοί επιστήμονες έχουν ανοίξει την πόρτα στον κόσμο των βιολογικών υπερυπολογιστών: αυτή την εβδομάδα παρουσίασε ένα πρωτότυπο μιας δυνητικά επαναστατική μονάδα - τόσο μικρής όσο ένα βιβλίο, ενεργειακά αποδοτικής με εξαιρετικές μαθηματικές ικανότητες και η οποία, το σημαντικότερο, δεν υπερθερμαίνεται.


Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει ένα ενεργειακά αποδοτικό βιολογικό υπερυπολογιστή που είναι σε θέση να επεξεργαστεί πληροφορίες γρήγορα και με ακρίβεια, χρησιμοποιώντας παράλληλα δίκτυα με τον ίδιο τρόπο όπως οι τεράστιοι ηλεκτρονικοί υπερυπολογιστές.

Η εν δυνάμει επαναστατική βιολογική συσκευή τροφοδοτείται από την τριφωσφορική αδενοσίνη, στην οποία η επιστημονική κοινότητα αναφέρεται συχνά ως η «μοριακή νομισματική μονάδα.»

Τα αποτελέσματα της κοινής εργασίας με επικεφαλής τον καθηγητή Νταν Νικολάου από το Πανεπιστήμιο McGill του Καναδά, δημοσιεύθηκαν αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό PNAS.

«Τώρα που το μοντέλο αυτό υπάρχει ως ένας τρόπος επιτυχημένης αντιμετώπισης ενός απλού προβλήματος, θα είναι και πολλοί άλλοι που θα ακολουθήσουν και θα προσπαθήσουν να το προωθήσουν περαιτέρω, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα διαφορετικούς βιολογικούς παράγοντες» είπε ο επιστήμονας στην ιστοσελίδα Modern Readers

Ο βιο-υπερυπολογιστής είναι πολύ μικρός, σχεδόν στο ίδιο μέγεθος με ένα βιβλίο, αλλά και πιο βιώσιμος, αλλά με τις ίδιες μαθηματικές ικανότητες, που έχουν οι συμβατικοί, υπερυπολογιστές.

Επιπλέον, είναι πολύ υψηλής ενεργειακής απόδοσης και δεν υπερθερμαίνεται όπως οι κοινοί υπολογιστές.

Τομέας ενημέρωσης prisonplanet.gr


Φυσικoχημικές ιδιότητες [Αναφ. 1]:
Εμφάνιση: 'Αμορφο (υαλώδες) άχρωμο, στερεό
Μοριακός τύπος: C10H16N5O13P3
Σχετική μοριακή μάζα: 507,18
Σημείο τήξεως (το δινάτριο άλας): 187ºC (υπό αποσύνθεση)
Πυκνότητα (το δινάτριο άλας): 1,04 g/cm3
Συντελεστής απορρόφησης, ε = 15,4x104 M-1cm-1 (259 nm),
pH διαλύματος 1%: περίπου 2.
[α]D22 = -26,7º (c = 3,095).
Η ένωση είναι εξαιρετικά ευδιάλυτη στο νερό. Καθιζάνει ως τετραϋδρικό ή εξαϋδρικό άλας με Ba.
Ισχύς ως οξύ: pKa1 = 4,31, pKa2 = 6,76 (25ºC, σε διάλυμα 0,10 Μ NaCl, [Αναφ. 1γ]), δηλ. δρα ως ασθενές διπρωτικό οξύ. Αν και μπορεί να υποστεί περαιτέρω διάσταση, αυτό προϋποθέτει αλκαλικό διάλυμα, όπου όμως η τριφωσφορική ομάδα θα υδρολυθεί.
Το υδατικό διάλυμά του είναι σταθερό στους 0ºC για αρκετές ώρες. Σταθερότερα είναι τα υδατικά διαλύματά του, που περιέχουν ρυθμιστικό διάλυμα με pH στην περιοχή 6,8-7,4.
5'-Αδενοσινο-τριφωσφορικό οξύ (ATP) 



5'-Adenosine-triphosphoric acid (ATP)

«Η ανακάλυψη του ATP αποτελεί ίσως το σπουδαιότερο επίτευγμα της Βιοχημείας που δεν τιμήθηκε με βραβείο Nobel» http://www.chem.uoa.gr/chemicals/chem_ATP.htm

Η ικανότητα επανασύνθεσης ΑΤΡ εντός των μυϊκών κυττάρων, ώστε να συνεχιστεί η άσκηση βασίζεται στα 3 ενεργειακά συστήματα: • Σύστημα φωσφοκρεατίνης (CrP). • Αναερόβια γλυκόλυση ή σύστημα Γ.Ο. • Αερόβιο ή σύστημα Ο2. -Όλα τα ενεργειακά συστήματα λειτουργούν συγχρόνως εντός του ίδιου του μυϊκού κυττάρου.
http://www.pe.uth.gr/cms/phocadownload/epeaek/anaptiksi_taxythtas_MK1012/dialekseis/1.pdf

ιφιγένεια γεωργιάδου 1 ώρα Θεολογία, Επιστήμη, Λογοτεχνία 
       

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.