Кишечную палочку превратили в биокомпьютер

Молекулярные биологи из Массачусетского технологического института превратили кишечную палочку в конечный автомат — систему, которая принимает одно из нескольких состояний в зависимости от внешнего воздействия. Более того, бактерии запоминали те операции, которые они выполняли. Исследованиеопубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает пресс-релиз MIT.

Создать компьютер на основе бактерии ученым удалось благодаря биоинженерии. Биологи ввели в кишечную палочку плазмиды — небольшие кольцевые молекулы ДНК, существующие отдельно от геномных хромосом. На них находилась последовательность из нескольких генов, игравшая роль программы в эксперименте. В качестве ввода авторы использовали различные химические вещества, которые активировали ферменты-рекомбиназы. Последние модифицировали программы в плазмидной ДНК — некоторые участки вырезались, некоторые переворачивались «задом-наперед». В результате этого изменялся состав белков, которые синтезировала бактерия. Для наглядности авторы ввели в геном участки, кодирующие зеленый, красный и синий флуоресцентные белки.

Всего авторы создали два варианта организмов. Первый из них мог принимать два различных ввода и, в зависимости от последовательности вводов находиться в пяти различных состояниях. Второй мог распознавать три различных вещества в качестве ввода и находиться в 16 различных состояниях. В роли вводного сигнала биологи выбрали антибиотик-аналог тетрациклина, арабинозу (сахар) и препарат DAPG. Состояние бактерии можно определить по свечению вырабатывающихся флуоресцентных белков. Например, при введении двух веществ в одном порядке бактерия светилась в красном и зеленом диапазонах, а при изменении порядка введения тех же самых веществ — в красном и синем.

Интересно, что ДНК одновременно и хранит информацию о введенных веществах и контролирует синтез флуоресцентных белков. Для колонии бактерий с двумя вводами и пятью состояниями по меньшей мере 97 процентов организмов реагировали ожидаемым образом на внешний раздражитель. Для более продвинутых бактерий-компьютеров «правильно» реагировали не менее 88 процентов организмов.

По словам ученых, такие биологические компьютеры помогут лучше разобраться в том, как происходит дифференциация клеток, например, превращение стволовых клеток в клетки тканей организма. Хотя факторы, регулирующие эти процессы, хорошо известны, то, как их воздействие в организме организовано во времени, изучено плохо. Конечные автоматы помогут выяснить, в какой последовательности вещества запускают процессы в клетках.

Это не первый случай использования живых организмов для создания вычислительных систем. Так, ранее та же группа ученых заставилабактерии выполнять различные логические операции аналогичным образом. Мы также писали об эксперименте, позволившем объединитьмозг нескольких мышей для прогнозирования погоды и о созданиираспределенной сети из мозгов обезьян. Также для вычислений биологи приспособили белковые нити.

Источник: https://nplus1.ru/news/2016/07/22/e-coli-compute

^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

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».
Елена Владимировна
ТерёшинаЧлен инициативной группы
Доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена РНИИ геронтологии
«И не нужно бояться. Проект по созданию носителя для бессмертного разума очень нужен. Конечно, природа рождает умных, талантливых, гениальных людей, но они смертны. Человечество выходит из этого положения — создает книги. И знания так или иначе передаются потомкам. А представьте, гений будет работать вечно!..»
Владимир Григорьевич
ЯхноЧлен инициативной группы
Доктор физико-математических наук, профессор, руководитель группы автоволновых процессов, заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН
«Думаю, что именно понимание закономерностей в иерархии механизмов управления живыми системами позволит создать основу для производства эффективно работающих искусственных органов и имитаций тел человека.»
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».
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».
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....»
Лев Александрович
Станкевич
Доцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ
Первый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.
Виталий Львович
Дунин-Барковский
Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий НИИСИ РАН
«Для создания искусственного тела нужен хороший мозг, интеллект. А он может быть и искусственным. Воссоздание органов — очень сложная и ресурсоемкая задача. При работе над искусственным интеллектом затраты минимальны, а результаты колоссальны...»
Сергей Дмитриевич
ВарфоломеевЧлен инициативной группы
Доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химической энзимологии МГУ, член-корреспондент Российской Академии наук, директор Института биохимической физики РАН
«Нужно иметь электронный вариант мозга. Физический мозг, на мой взгляд, не может являться предметом интереса, так как он очень субтилен. Но вот создание электронного аналога с полным рецепторным оснащением, которое имело бы ту же историю, стимулы, мотивации, — это может оказаться очень интересно...»
Сергей Борисович
Переслегин
Исследователь и теоретик фантастики и альтернативной истории, литературный критик и публицист, социолог, соционик и военный историк
«... Проект «2045» требует немереного инженерного обеспечения. И я утверждаю, что и для России, и для всего мира единственная возможность преодолеть фазовый барьер – это решить не биологические задачи, не биотех, а решить задачу на удержание инженерии на критические 20 лет...»
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...»
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...»
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...»
Ник
Бостром
Философ, профессор Оксфордского университета, известный своими работами об антропном принципе, основатель (вместе с Д. Пирсом) Всемирной ассоциации трансгуманистов
«Цифровой путь [бессмертия] – это наша возможность разработать технологию полного копирования мозга, когда мы могли бы создать очень подробную модель конкретного человеческого мозга и воспроизвести ее на компьютере. Тогда мы имели бы потенциал бесконечного существования, создавали бы запасные копии человека и тому подобное...»
Барри
Родриг
Международный координатор Ассоциации Всемирной Истории, сопредседатель Оргкомитета GF2045
«Инновации нужно направить на экологическое равновесие видов и разрушение неорганической среды обитания. Нужно найти альтернативы войне и оружейной промышленности. То есть инновация – это процесс, который должен быть применен ко всему существующему...»