كان جهاز كمبيوتر واحد من أعظم اختراع للبشرية. كما جهاز إلكتروني قادر على معالجة تلقائيا والتعامل مع مختلف البيانات والمعلومات وفقا للتعليمات، وظهور أجهزة الكمبيوتر مباشرة لتسريع وتيرة البشرية إلى الأمام لمجتمع المعلومات وتأثير عميق على جميع جوانب الاقتصاد الوطني على الحياة الخاصة .

ولكن الآن، والعلماء لم ترضى رقائق الكمبيوتر وغيرها من تركيب المواد، ولكن تحولت بدلا من ذلك إلى البرمجة على الخلايا، والخلايا تصبح "العيش" الكمبيوتر. هذا هو حقل جديد من البحوث مهم جدا والبيولوجيا التركيبية شعبية (البيولوجيا التركيبية) المعنية.

البيولوجيا التركيبية يجمع بين العلوم والهندسة من أجل تصميم وبناء (التوليف) من الوظائف والنظم البيولوجية الجديدة. في حين البيولوجيا التركيبية لا يزال مجالا جديدا نسبيا من البحوث، ولكن ظهورها والتنمية، وسوف يكون لها تأثير كبير على كثير من مجالات البيولوجيا ونانو تلفيق والطب.

في هذا المجال الناشئة، تواجه الباحثون الآن مع تحديا كبيرا لا يمكن إدراجها في حالة ميكروكنترولر الإلكترونية، وجزءا لا يتجزأ من بيئة الحوسبة الجزيئية. ولتحقيق ذلك، والناس بحاجة إلى تطوير وسيلة لاستخدام التجمعات الجزيئية تمثيل فعال الحسابات.

في الآونة الأخيرة، وجامعة تكساس في أوستن (جامعة تكساس في أوستن) خلقت الباحثون CRN ++ - برنامج لتحديد تنفيذ العملية الحسابية (العمل الجماعي) لغة جديدة من ديناميات الكيميائية. أجرى في في ورقة أرخايف في سبتمبر ونشرت قبل الباحثين لمحة عامة عن لغة جديدة، وبناء ستترجم برنامج CRN ++ إلى مترجم التفاعلات الكيميائية.

الشكل شو الإقليدية خوارزمية وCRN لها ++ لغة مكتوبة (المصدر: فاسيتش، الخ)

يمكننا أن نلقي لغة عالية المستوى البرمجة في هندسة البرمجيات مبرمج لاستخدام مثال على ذلك. كجهاز كمبيوتر يعرفها سوى "0" آلة و"1"، ونظرة على برامج مكتوبة بخط مبرمج معقدة لا يفهمون، ولكن إذا وفقا لرمز الجهاز لبرمجة الكمبيوتر يمكن أن نفهم، ناهيك مبرمج استنفدت هو ببساطة من الصعب تحقيق في احتياجات تطوير البرمجيات الكبيرة والمعقدة اليوم. لذلك، وهذه المرة كانت هناك المبرمجين لغة عالية المستوى لتسهيل البرمجة الاستخدام، وبرنامج لغة عالية المستوى مكتوبة فقط لجهاز الكمبيوتر لمعرفة رمز الجهاز لفهم تلقائيا من قبل المترجم لترجمة.

الشكل شو الورقة (المصدر: أرخايف)

في علم الأحياء الاصطناعية، حيث الفكرة الرئيسية هي استخدام أعمال الكمبيوتر، والخلايا كما الأجهزة والبرمجيات وجين ليتم تجميعها في كامل الحي اصطناعية جديدة لتحقيق تطلعات الشعب. رغم أنه في السنوات الأخيرة تطوير تخليق DNA فتحت آفاقا مثيرة للالهندسة الجزيئية، ولكن الباحثين البيولوجيا التركيبية يريدون تحقيق أهداف أكثر تعقيدا، يجب علينا أولا تصميم وسيلة أكثر سهولة للتعبير عن مادة كيميائية رفيع المستوى السلوك استجابة لغة.

"، وتحكم تصميم الكيمياء، لتمكينهم من التفاعل وأداء مهام محددة في بيئة الخلوية التحديات التقنية الرئيسية لعلم الأحياء الاصطناعية" قال عضو في هذه الدراسة ماركو فاسيتش، "من أجل تحقيق هذا الهدف، فمن الضروري تصميم وتركيب الجزيئية والبرامج. جزيئات التفاعل من خلال التفاعلات الكيميائية، نريد أن جزيء برمجيا، والتفاعل بين تعريف القواعد (التفاعل الكيميائي). "

(المصدر: جيثب)

في مجال البيولوجيا التركيبية لابتكار سهلة الاستخدام، من السهل أن نفهم لغة عالية المستوى، ويمكن تجميعها في عملية كيميائية معقدة، والتي صممت أساسا للمطورين CRN ++.

CRN ++ تصميم تقوم أساسا على نقطتين: استخدام وحدات ومذبذب. وسائل التفاعل الكيميائي وحدات تضم لغة يشار إلى "وحدة"، يمكن لهذه التفاعلات أن يكون رد الفعل بين مجموعات مختلفة من التكوين، ودون عائق. ولتحقيق هذا الهدف، تعيين الباحثون العملية الأساسية من CRN ++ لهذه الوحدات. هذا هو ما يعادل لعملية تطوير البرمجيات، وحدات وظيفة يعني أن تركيبة خالية من هذه الوحدات الوظيفية حسب الحاجة. وبالإضافة إلى ذلك، واستخدام المؤشرات الكيميائية، وهذا يعني أن الباحثين تمكنوا من أن يكون هذا النوع من أوامر لغة والفرز من قبل الوقت يتم تحويلها إلى قيادة الكيميائية.

(المصدر: IT PRO)

كلغة برمجة الجزيئية الجديدة، CRN ++ يحل التحديات الرئيسية للأمر هيكل المشترك جزءا لا يتجزأ من سلسلة من التفاعلات الكيميائية تحدث في وقت واحد والتلاعب تركيز القيمة الحقيقية. تم تقييم الباحثين على CRN ++، وأثبتت جدواها في سلسلة من الحوسبة منفصلة وخوارزمية قيمتها الحقيقية.

واضاف "بالطبع، ترجمة إلى CRN عملية كيميائية ++ البرنامج يحتوي أيضا على بعض الأخطاء التي قد تكون في بعض فئات البرامج منخفضة جدا، ولكن قد تكون مرتفعة في بعض البرامج، أو مع مرور الوقت "، وقال فاسيتش." تراكمت لذلك، ونحن نخطط لمزيد من الدراسة ومصدر الخطأ، وإجراءات التصميم لضمان أنه حتى لو تراكم الخطأ، فإنه لن يتجاوز الحد. "

يوصي الباحثون ليس فقط CRN ++ بناء الجملة ودلالات، وبناء برنامج لترجمة مترجم CRN ++ إلى تفاعل كيميائي، والأهم من ذلك، هذه لغة جديدة يمكن أيضا أن تمتد بسهولة لدعم القيادة الجديدة أو عملية هذا وضعت الأساس لتطوير إجراءات الجزيئية أكثر قوية ومفيدة.

بعد ذلك، سوف فاسيتش وزملاؤه تمتد أيضا لغة البرمجة من خلال إدراج وحدات جديدة، وبطبيعة الحال، لا بد من تعريفها بأنها مجموعة من التفاعلات الكيميائية يمكن أن تؤدي العمليات الأساسية هذه الوحدات الجديدة.

ونتيجة محاكاة روتين مترجم FIG شو CRN ++ إخراج (المصدر: فاسيتش الخ)

"، وفقا للشخص الأول على حد علمنا، ونحن نقدم تلبية شبكات التفاعل الكيميائي من لغة البرمجة حتمية"، وقال فاسيتش، "نحن مفتوحة المصدر متاحة لدينا، بما في ذلك CRN ++ وإطار المحاكاة، والتي تمكن الباحثين يأملون أكثر من السهل أن محاولة طرق جديدة لتعزيز التنمية في مجال البيولوجيا الاصطناعية ".

على الرغم من أن العلماء إجراء البحوث والتجارب في علم الأحياء الاصطناعية فإنه لا يزال في مراحله الأولى، ولكن مما لا شك فيه، سوف تؤدي إلى القادمة ثورة التكنولوجيا الحيوية علم الأحياء الاصطناعية.

ومنذ عام 2000، ذكرت "الطبيعة" مجلة نتائج الدائرة الجينات الاصطناعية الاصطناعية منذ الاصطناعي في جميع أنحاء العالم بحوث البيولوجيا أثار قلقا واسع النطاق والاهتمام، البيولوجيا التركيبية خلقت هذه الحياة، تعيش مع وظائف الكمبيوتر الخلايا، ويعتقد أن حل المشكلة الصعبة في حل العديد من البشرية الآن، في مجالات الطب والأدوية والمواد الكيميائية، والطاقة، والمواد، والزراعة، والبعض الآخر آفاق تطبيق واسع النطاق.

في عام 2002، أنشأت فيمر مختبر جامعة ولاية نيويورك أول فيروس على الإطلاق تركيبية - فيروس شلل الأطفال، فتحت استخدام تسلسل الجينات المعروفة، من دون قالب الطبيعي، من التوليف مونومر الكيميائية من الفيروسات المعدية سابقة؛ وفي عام 2006، Blattner المختبر تسلسل المحاذاة، والدقة حذف كولاي MG1655 شظايا الجينوم عدم الاستقرار وظيفة الجين غير الضرورية، للحصول على تحويل الطاقة عالية الكفاءة، وإعادة هيكلة دقيقة، والبلازميد جين مستقر، في عام 2010، معهد فنتر وذكرت "العلم" مجلة ولادة "الخلية الاصطناعية" الأولى على، وهذا هو أول كوكب مصنوعة من الإنسان وقادرة على تكرار الذات من الأنواع الجديدة.

إلى أغسطس 2018، ذكرت "الطبيعة" مجلة المعاهد شنغهاي للعلوم البيولوجية فسيولوجيا النبات ومعهد البيئة والأكاديمية الصينية للفريق العسكري الثقيل العلوم تان، وذلك باستخدام صناعة شعبية جدا كريسبر الجينات تكنولوجيا التحرير، توليفها "جين الأولى في العالم وكروموسوم واحد فقط نسخة من "سلالات الخميرة. كريسبر أصبح المجال الطبي أداة واعدة جدا للتدخل وتصحيح العيوب الجينية.

على مدى العقد الماضي، بالإضافة إلى إعادة تصميم النظم البيولوجية الطبيعية الموجودة، وتلتزم العلماء أيضا في تصميم وتطوير العناصر البيولوجية والمكونات والنظم الجديدة، وبالتالي كل خلية حية يمكن أن تعمل مثل مكونات الكمبيوتر أنه في الوقت الحاضر من حيث مذبذب الجينات، والعدادات، البوابات المنطقية، الخ جعلت يذكر الإنجازات، وظهور هذه لغة البرمجة الجزيئية مماثلة لCRN ++، ولا شك إضافة مبلغ كبير لعلم الأحياء الاصطناعية الأراضي، وأعتقد أن المستقبل سوف تجلب لنا المزيد من المفاجآت.