Клеточный калькулятор снабдили памятью

Учёные всё чаще задумываются над тем, можно ли создать вычислительную систему — аналог компьютера — на основе живой клетки. Иными словами, можно ли молекулярно-биохимические процессы приспособить к логическим операциям. В прошлом году мы писали о простейшем клеточном калькуляторе, созданном в Федеральной высшей технической школе в Цюрихе (Швейцария). Если кратко напомнить суть той работы, то её авторам удалось научить клетку с помощью булева оператора AND выполнять сложение в ответ на некий стимул. Выполнение операции запускало синтез флюоресцентного белка, и клетка начинала светиться. То есть логическая операция вела к молекулярно-биохимическому ответу.

Легко заметить, что такая система выполняет логическую работу до тех пор, пока действует импульс. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) пошли дальше, снабдив такую клеточно-логическую систему памятью. То есть те операции, которые производила клетка, должны были как-то необратимо повлиять на неё. Для записи информации лучше всего подходит ДНК, только нужно как-то связать её с результатом логической операции. Понятно, что для этого нужно подключить ферменты, работающие с ДНК. Исследователи воспользовались клеточно-логической конструкцией, которую они получили несколько лет назад и в которой использовались рекомбиназы — белки, которые вырезают и манипулируют фрагментами ДНК.

С помощью зелёного флюоресцирующего белка GFP живые системы могут решать логические задачи. (Фото Charles Mazel.)

В обычной системе выполнение оператора AND требует, чтобы два импульса активировали два белка, которые вместе включат некий ген. (Если запускается один белок или не тот, который нужен, никакого AND не произойдёт.) В новой системе эти два импульса не только вызывали синтез зелёного светящегося белка GFP, но и меняли участок ДНК, который контролировал его ген. Перед любым геном есть промоторная последовательность, которая связывает белки, необходимые для транскрипции. Учёные ставили между промотором и самим геном GFP две терминаторные последовательности, которые обозначали конец транскрипции. То есть синтез мРНК заканчивался, не успев начаться. Если же в клетку поступали два условных сигнала, они активировали два фермента, которые вырезали обе терминаторные последовательности, и синтез светящегося белка включался. Клетка, таким образом, действительно запоминала, что когда-то произвела логическое суммирование двух параметров. И такое изменение в ДНК, как пишут исследователи в журнале Nature Biotechnology, держалось на протяжении 90 клеточных поколений.

Понятно, что область применения таких клеточных микрокалькуляторов с памятью может быть весьма и весьма широкой. Клетка может собрать информацию, пронести её через несколько поколений и потом отдать исследователям — либо в виде белка, либо в виде изменённой последовательности ДНК, если клетка, например, погибла. Кроме того, информация внутри клетки может взаимодействовать между собой: например, следующие импульсы отменяют или изменяют действие предыдущих. Наконец, можно настроить клетку на логические операции с разнородными сигналами, а также научить её по-разному отвечать на уровень сигналов. То есть записывать не только качественный результат, не только «что», но и количественные параметры: сильные или слабые были импульсы. Словом, перспективы в области конструирования клеточно-логических систем «дух захватывают».

Подготовлено по материалам MIT News.

Источник: http://science.compulenta.ru/735757/

^30.05.2045

Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии

Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.

Подробнее

^27.02.2018

Робот открыл холодильник и принес оттуда пиво

Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.

Подробнее

^27.02.2018

В Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей

Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.

Подробнее

^26.02.2018

Учёные из США разработали искусственный аналог глаза

Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.

Подробнее

^27.11.2017

Американцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей

Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.

Подробнее

^21.11.2017

Toyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением

Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.

Подробнее

^17.11.2017

Человекоподобный робот научился делать сальто

Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.

Подробнее

^27.10.2017

Робот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности

На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.

Подробнее

^03.10.2017

Toyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места

Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.

Подробнее

^03.10.2017

RHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать

Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.

Подробнее

^02.10.2017

Мифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте

Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?

Подробнее

/ мнения экспертов и членов инициативной группы

Максим
КалашниковЧлен инициативной группы
Российский писатель-футуролог, журналист
«Это то, что еще никто в мире не решился делать. Создание сверх- и постлюдей считаю спасением нас от вырождения и вымирания, обретением новой силы. Именно это может сделать Россию мировым лидером....»
Давид Израилевич
Дубровский
Доктор философских наук, профессор, главный научный сотрудник Института философии РАН, сопредседатель Научного совета РАН по методологии ИИ
«... этот проект ["Россия 2045"], безусловно, заслуживает всемерной поддержки. Он инициирован молодыми людьми, полными веры в свою высокую миссию. Это яркий акт пассионарности... вызов нашей академической общественности, среднему, сероватому научному сознанию, лишенному порывов вдохновения».
Дмитрий
Стребков
Директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства РАСХН
«Мы предлагаем шесть стратегических проектов для будущего мира, которые позволят увеличить энергетическую безопасность и создать новое энергетическое снабжение Земли, не основанное на сжигании ископаемого топлива».
Дмитрий
Ицков
Председатель оргкомитета политической партии «Эволюция 2045», основатель движения «Россия 2045», президент конгресса GF2045
Страх перед умиранием, на которое запрограммированы наши биологические тела, словно сковал волю руководителей человечества и сформировал непреодолимое табу на публичное обсуждение и принятие решений по борьбе со смертью.
Виктор Юрьевич
Аргонов
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ТОИ ДВО РАН, композитор, философ
«Я думаю, что прежде, чем начать радикальную киборгизацию мозга, необходимо найти нейрокоррелят сознания. Имеет ли он физическую или чисто информационную природу в форме нейросигналов? Есть ли группа нейронов, которая непосредственно ответственна за сознание? Или, может быть, сознание порождается еще более мелкими объектами внутри нейронов...»
Игорь Валентинович
Артюхов
Биофизик, председатель междисциплинарного семинара по трансгуманизму и научному иммортализму РФО РАН, директор по науке компании «КриоРус», член Координационного совета и один из основателей Российского трансгуманистического движения
«Как самолет оказался эффективнее птицы, как подводная лодка плавает быстрее, чем кит, так и искусственное тело в какой-то момент догонит и перегонит тело естественное...»
Владимир Николаевич
Шабалин
Директор Филиала РГМУ «НКЦ геронтологии» Минздравсоцразвития РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
«Россия была и остаётся богатой интеллектуалами, несмотря на значительную утечку мозгов за рубеж. А когда будут первые результаты, с удовольствием вернутся и наши специалисты и потянутся иностранные...»
Вячеслав Евгеньевич
РябининЧлен инициативной группы
Доктор биологических наук, профессор, изобретатель аппарата «Биоискусственная печень»
«Вся тенденция развития науки показывает: то, что мы считали невозможным, становится возможным. Кто мог представить, что руки и ноги начнут ходить под влиянием соответствующих импульсов? Прогресс движется не в арифметической, а в геометрической прогрессии...»
Дмитрий Хаметович
БулатовЧлен инициативной группы
Художник, теоретик искусства, куратор Государственного центра современного искусства (Калининградский филиал)
«В ближайшем будущем гибридные схемы из комбинаций живых и неживых элементов позволят вернуть утраченные или изначально отсутствующие функции. И конечно, заметно усилить их по сравнению с обычными...»
Павел Олегович
Лукша
Профессор практики Московской школы управления СКОЛКОВО, к.э.н., партнер группы "Метавер"
«Развитие интерфейсов позволяет принципиально по-другому взаимодействовать не только с локальным пространством, но и с глобальным пространством, т.е. продолжая «мозг – компьютер – Сеть», мы можем получать системы принципиально нового способа организации».
Дмитрий Алексеевич
ШаменковЧлен инициативной группы
Директор Центра клеточных и биомедицинских технологий Первого Московского государственного медицинского университета, специалист по осознанному управлению здоровьем, биотерапии и профилактике старения
«Тело постепенно становится искусственным, появляются новые ткани, замещающие существующие, новые средства коммуникации, так или иначе расширяющие пределы нашего тела. Безусловно, человек технологизируется. Поэтапно мы движемся к формированию кибернетического организма...»
Марат Семенович
Гафитулин
Разработчик инновационных технологий, изобретатель, мастер ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), кандидат педагогических наук
«...В моем понимании слияние человека и машины началось сразу же, как только человек целенаправленно взял в руки предмет своего труда».
Сергей Александрович
Жуков
Руководитель Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда Сколково, космонавт-испытатель, член Российской академии космонавтики
«Я абсолютно убежден в том, что движение «2045» появилось в нужное время в абсолютно нужном месте, потому что верю в великое будущее России, ее подъем после временных трудностей».
Сергей Николаевич
Ениколопов
Руководитель Отдела медицинской психологии (Научный Центр Психического Здоровья РАМН), действительный член Академии медико-технических наук РФ
«Разговоры о том, что технологически мы можем достичь бессмертия, во всяком случае, фантастического удлинения жизни, ведут к пересмотру огромного пласта наших собственных убеждений».
Виктор Федорович
Петренко
Член-корр. РАН, профессор МГУ, заведующий лабораторией «Психология общения и психосемантика» (МГУ)
«Возможно, вырабатывая своеобразную систему значений, не привязанную к нашему конкретному миру, с одной стороны, а с другой – разрабатывая изощренные техники медитации и психопрактики, мы выйдем на контакт с возможными мирами на глубинных медитативных уровнях...»