Wstęp do informatyki.pdf

Model kwantowy atomu sodu

Wstępdoinformatyki

Komputery przyszłości

Dr inż. Ignacy Pardyka

Akademia Świętokrzyska

Kielce, 2001

Slajd 1

Slajd 2

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Nowe technologie: kwantowa

Komputer kwantowy

• Aktualnie w laboratorium: 7 qubit

• Minimum dla użyteczności: ponad

10 qubit

•Trwają intensywne prace

• Technologia kwantowa (quantum computers)

(miliardy razy szybsza od krzemowej!)

– Autor koncepcji kwantowej Maszyny Turinga: Paul Benioff

(1981) fizyk z Aragon National Laboratory

– Jednostka informacji:

• bit kwantowy - „qubit” = 0, 1, lub superpozycja stanów!

• qubit reprezentuje atomy współpracujące ze sobą,tworzące:

– pamięć

– jednostki procesorowe.

– Naturalna zdolność do pracy równoległej => szybkość

• 30 qubit komputer (10 teraflop) = 5 razy szybszy od obecnie

najszybszego superkomputera.

•

Programowanie

– Fale radiowe

•

Odczyt informacji

–

NMR (Nuclear

Magnetic Resonance)

•

Zastosowanie

–Możliwość zapamiętywania

niewiarygodnie wielkich liczb

– Szybkość

– Szyfrowanie (bezpieczeństwo

danych)

–Po ężne bazy danych (szybkie

wyszukiwanie informacji)

– Teleportacja?

Slajd 3

Slajd 4

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Nowe technologie: bio (DNA computer)

Komputer genetyczny (DNA computer)

•

Komputer biologiczny

•

Elementy komputera

–

• Komputer biologiczny (koncepcja zastosowania

DNA: 1994, Leonard Adelman (University of

Southern California)

Bramki bio:

•

AND

–

na wejściach materiał genetyczny (genetic material)

–

na wyjściu struktura połączona koniunkcyjnie

•

Inne bramki

–

Biochips (struktury złożone z bramek)

• bio technologia molekularna (DNA)

• organizmy żywe

– w nich istnieją miliony naturalnych superkomputerów!

•

Komputer na wagę?

–

Jeden funt DNA możezapamiętać więcej informacji niż wszystkie

komputery świata dotąd zbudowane łącznie (w 1 cm 3 – 10 Tbajtów)

•

Równoległa praca miliardów elementów (parallel processing)

•

Zastosowanie? Raczej nie edytor tekstu, lecz złożone algorytmy

decyzyjne (np. problem komiwojażera)

•

Szybkość

–

Komputer tradycyjny na rozwiązanie złożonego problemu: setki lat

–

Komputer DNA: godziny

Slajd 5

Slajd 6

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Elementy komputera biologicznego

Generator sygnałów: neuron:

Dendryty

Ciało komórki

Akson

Zakończenie presynaptyczne

Neurony różnych typów

Slajd 7

Slajd 8

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Super komputer biologiczny – mózg człowieka

Chromosomy

•Jądro komórki:

zawiera chromosomy

– pary 1.. 22

– żeński: para X-X

–męski: para X-Y

Slajd 9

Slajd 10

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Molekuła życia - DNA (kwas deoksyrybonukleinowy)

Jądro komórki

Slajd 11

Slajd 12

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Struktura DNA

Nukleotydy

Typowa sekwencja DNA:

actgccagcagtctgttagcgccgaagcaggagttgctt ...

Slajd 13

Slajd 14

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

WiązaniabpwDNA

Aminokwasy, enzymy i DNA

Slajd 15

Slajd 16

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Katalog chromosomów – chromosomy człowieka

Katalog chromosomów – chromosom X

Anomalia -

zespół Downa

Slajd 17

Slajd 18

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Genom

Nasza przyszłość?

•

Quo vadis homo sapiens?

– Czy komputer biologiczny zastąpi człowieka?

• Maszyna wytworzona przez człowieka ma prawo do pracy

• Człowiek powstały ze swoich przodków (i programowany przez

18 lat ...) czy będzie miał prawo do pracy?

• Jeśli komputer zastąpi człowieka, to jakie prawa będzie miał

człowiek?

• Czy człowiek wyposażymaszynę wjakiś kodeks postępowania,

zabezpieczający ją przeciw samozagładzie?

• Czymaszynanieodwrócisię od swojego twórcy, który nie

będzie jej dłużej potrzebny? Kodeks można złamać ... (jeśli ma

się wolną wolę).

• Gen: segment molekuły DNA (ludzki ok. 1340

połączeń nukleotydów, (base pairs, bp): A-T lub

C-G)

• Genom = zespół chromosomów odpowiedzialny za

cechy dziedziczne (ok. 35000 genów, tj. 40 mln bp

+ ok. 2 960 000 000 bp do sterowania informacją:

gdzie, kiedy, jak długo?)

– pełny zestaw instrukcji do zbudowania organizmu

–Jaką postać będzie miał komputer biologiczny? Nowy organizm

żywy: twór, czy potwór? Istota inteligentna? Czy uzna, żejej

inteligencja pochodzi np. od małpy?

Slajd 19

Slajd 20

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Wstęp do informatyki

I. Pardyka – Akademia Świętokrzyska Kielce

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: