‘Noise’调谐由病毒基因制成的逻辑电路

在工程世界,“noise” - 热量的随机波动如热 - 通常是一件坏事。在电子电路中,它是不可避免的,随着电路变小和更小,噪音对电路具有更大且更有害的影响’表演。现在有些科学家说:如果你可以’打败它,用它。加利福尼亚州圣地亚哥坦佩州墨娃和空间和海军战争系统中心(Spawar)的工程师正在利用噪声来控制计算机的基本元素 - 一个逻辑门可以在两个不同之间来回切换的逻辑门逻辑功能,例如和\或 - 使用来自病毒DNA的基因工程系统。在接受AIP的纸中’在理论上,该团队在理论上,该团队通过利用外部噪声来源来证明,他们可以以稳定可靠的方式使网络交换机之间的网络交换。

科学家专注于噬菌体λ(Lamda)中的单基因网络。它们使用的基因调节病毒中特定蛋白质的产生。通常情况下,存在生物反应,调节该蛋白质的产生和破坏;扰乱平衡导致蛋白质浓度太高或太低。科学家分配了一个“1”一个浓度和一个“0”到另一个。通过操纵蛋白质浓度,团队可以编码逻辑栅极输入值并获得所需的输出值。

研究人员将系统建模为两个潜在的能量“wells”被驼峰分开,对应于能量屏障。在存在太多的噪音中,系统从不放松到两个井中的一个,使输出不可预测。另一方面,噪音太少,不能提供系统达到足够高的蛋白质浓度的提升以克服能量屏障;在这种情况下,还存在生物逻辑门将无法实现其预测计算的高概率。但是最佳的噪声量稳定了电路,导致系统跳入其中“correct well” - 留在那里。研究人员说,这种概念证明工作提供了利用生物电路中的噪声而不是将其视为实验室好奇心或滋扰。

文章:“合成生物逻辑块中具有相关内外噪声的逻辑随机共振”在混乱中被接受出版:非线性科学跨学科杂志。

作者:Anna Dari(1),Behnam Kia(2),Adi R. Bulsara(3)和William L. Ditto(3)。

(1)亚利桑那州立大学生物与卫生系统工程学院,坦皮
(2)亚利桑那州立大学电器,计算机和能源工程学院,坦皮
(3)太空和海军战系统中心太平洋(Spawar),圣地亚哥,加利福尼亚州。



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