دانلود رایگان ترجمه مقاله ریزپردازنده بیولوژیکی یا ساخت کامپیوتر با قطعات بیولوژیکی – الزویر ۲۰۱۳

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

چکیده:
علم مربوط به سیستم ها (systemics)، که یک تغییر پارادایم (الگو) انقلابی در تفکر علمی است، دارای کاربردهایی در سیستم های بیولوژی و بیولوژی سنتتیک می باشد، و منجر به شکل گیری ایده ی استفاده از کامپیوترهای سیلیکونی و اصول مهندسی آن ها به عنوان یک برنامه ی کار برای مهندسی یک ماشین مشابه که از بخش های بیولوژیک ساخته شده است، گردیده است. این جا ما این بلوک های ساختمانی و اینکه چگونه آن-ها می توانند برای ایجاد یک سیستم کامپیوتری و یا یک ریزپردازنده ی بیولوژیکی مونتاژ شوند را توصیف می-کنیم. چنین سیستمی دارای بخش های بیولوژیکی می باشد که از یک دستگاه ورودی / خروجی، یک واحد منطق حسابی، و یک واحد کنترل، حافظه و سیم ها ساخته شده است تا این اجزا را به هم متصل کند. یک بیوکامپیوتر می تواند برای پایش و کنترل یک سیستم بیولوژیکی مورد استفاده قرار بگیرد.
مقدمه:
طبیعت و کامپیوترها کلماتی می باشند که برای چیزهای غیرمرتبط مورد استفاده قرار می گیرند. به هر حال، این دیدگاه تغییر کرده است و آغاز تغییر آن از دهه ۱۹۴۰ بوده است یعنی زمانی که یک پارادایم (الگو) علمی انقلابی، یعنی علم سیستم مبتنی بر فلسفه ی آرمانی افلاطونی، محبوبیت خودش را به دست آورده بود.
ریشه های آرمان گرایی فلسفی مبتنی بر علم سیستم ها، به افلاطون بر می گردد. یک بخش مرکزی از کار افلاطون، تئوری او از اشکال می باشد، که تئوری ایده ها نیز نامیده می شود. اشکال، الگوی اولیه می باشد و برنامه کار، لزوم پدیده های مختلف از چیزهای مشابه می باشد. از نظر افلاطون، جهان برتر شامل موضوعات ریاضی، شرایط، و ایده های انتزاعی غیرمادی می باشد. به علاوه، افلاطون در بیان خودش یک مفهومی به نام سیستم را معرفی کرد. یک سیستم، مطابق با بیان افلاطون، یک مدلی برای تفکر در مورد این است که چگونه ساختارهای پیچیده ایجاد می شوند. یک فیلسوف آرمان گرای دیگر، به نان کانت، در سال ۱۹۷۰ در مقاله ی انتقادی خودش از قضاوت، مفهوم خودسازمان دهی را معرفی کرد. مفاهیم آرمان گرایی مبتنی بر علم سیستم-ها، به منظور درک پیچیدگی و مسایل با داده های بزرگ، در علم معاصر دارای اهمیت شده است. بین دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، ۳ کار منتشر شده است: ۱۹۴۸، نوربرت واینر، فرمانشناسی (سیبرنتیک) یا کنترل و ارتباط در حیوانات و دستگاه ها را منتشر کرد. در ۱۹۵۵ ویلیامز روس آشبی، “مقدمه ای بر سیبرنتیک” را منتشر کرد. در ۱۹۶۸، لودوینگ برتالانفی “تئوری سیستم های عمومی: اساس، پیشرفت، کاربردها” را منتشر کرد. برتالانافی، مفهوم سیستم ها را تعریف کرد. سیبرنتیک، سیستم های پیچیده ای را توصیف می کند که دارای یک تعداد بزرگی از بخش های تعاملی و مرتبط می باشند. وینر و آشبی، پیشگام استفاده از ریاضی برای مطالعه ی سیستم ها بودند. این تئوری سیستم ها سپس در سال های آینده پیشرفت کرد. سهم های مهم در این زمینه مربوط به هینز فوئرستر می باشد، او در کار خود روی سیبرنتیک و توضیح سیستم های تنظیمی تمرکز کرده است و او کسی است که در سال ۱۹۵۸ آزمایشگاه کامپیوترهای بیولوژیکی را در دپارتمان مهندسی الکتریک در دانشگاه ایلی نویز تاسیس کرد. کار BCL، تمرکز روی مشابهت ها در سیستم های سیبرنتیک و الکترونیک و به ویژه محاسبات ملهم از بیولوژی بوده است.
سایر سهم های مهم در علم سیستم ها متعلق به کارهای ایلیا پریگوگین، برنده ی جایزه ی نوبل می باشد که روی خودسازمان دهی و مفاهیم تئوری سیستم ها در ترمودینامیک کار کرده بود. به علاوه، کار میشل فیگنبائومز روی تئوری بی نظمی نیز دارای اهمیت می باشد. در حال حاضر، تئوری سیستم ها در علوم زیستی در زمینه هایی مانند سیستم های بیولوژی، و بیولوژی سنتتیک و کاربرد عملی آن ها کاربرد خودش را یافته است. اصطلاح سیستم های بیولوژی توسط برتالانفای در سال ۱۹۲۸ شکل گرفت. بیولوژی سیستم ها روی تعاملات پیچیده در سیستم های بیولوژیک و کاربرد یک چشم انداز جامع تمرکز دارد.
روی هم رفته، این نوع از تفکر منجر به شناسایی ایده هایی فراتر ار پردازش داده ها در طبیعت و همچنین در ماشین هایی مانند کامپیوترهای سیلیکونی شده است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Abstract

Systemics, a revolutionary paradigm shift in scientific thinking, with applications in systems biology, and synthetic biology, have led to the idea of using silicon computers and their engineering principles as a blueprint for the engineering of a similar machine made from biological parts. Here we describe these building blocks and how they can be assembled to a general purpose computer system, a biological microprocessor. Such a system consists of biological parts building an input / output device, an arithmetic logic unit, a control unit, memory, and wires (busses) to interconnect these components. A biocomputer can be used to monitor and control a biological system.

Introduction

Nature and computers are words that used to mean unrelated things. However, this view changed, starting in the 1940s, when a revolutionary scientific paradigm, systemics based on platonic idealistic philosophy, gained popularity [1] [2] [3]. The roots of philosophical idealism based systemics goes back to Plato. A centerpiece of Plato’s (428/7 to 348/7 BC) work is his theory of forms, also called theory of ideas [2]. Forms are archetypes, blueprints, the essences of the various phenomena of the same thing. The superior world consists, due to Plato, of mathematical objects, terms and non-materialistic abstract ideas. Moreover, Plato introduced in his dialogue Philebus a concept called System [4]. A system is according to Plato a model for thinking about how complex structures are developed. Another idealistic philosopher, Kant, introduced, in 1790, in his Critique of Judgment the concept of self-organizing [5]. Idealistic concepts based systemics have become important in contemporary science in order to understand complexity and big data problems. Between the 1950s and 60s three groundbreaking works were published: 1948, Norbert Wiener publishes “Cybernetics or Control and communication in the animal and machine” [۱]. In 1955 William Ross Ashby’s “Introduction to cybernetics” came out [6]. 1968, Ludwig Bertalanffy published “General System theory: Foundations, Development, Applications” [۷]. Bertalanaffy defined the concept of systems. Cybernetics explains complex systems that exist of a large number of interacting and interrelated parts. Wiener and Ashby pioneered the use of mathematics to study systems. This systems theory was further developed in the following years. Important contributions to the field are by Heinz Foerster, whose work focused on cybernetics, the exploration of regulatory systems, and who founded in 1958 the Biological Computer Lab (BCL) at the Department of Electrical Engineering at the University of Illinois [8]. The work of the BCL was focused on the similarities in cybernetic systems and electronics and especially biology inspired computing [9]. Other important contributions to systemics are by the Nobel-prize winning work of Ilya Prigogine on self-organization and his systems theory concepts in thermodynamics [10]. Furthermore: Mitchell Feigenbaums work on Chaos theory [11]. Contemporary application finds systems theory in bioscience in fields such as systems biology, and its practical application synthetic biology [12]. The term systems biology was created by Bertalanffy in 1928 [13]. Systems biology focuses on complex interactions in biological systems by applying a holistic perspective [12]. Altogether, this kind of thinking has led to the identification of ideas behind data processing in nature, but also in machines, such as silicon computers.