82、生物分子马达与方波电磁脉冲的计算新范式

生物分子马达与方波电磁脉冲的计算新范式

生物分子马达计算

近年来，基于生物分子马达驱动的蛋白质丝群的计算方式备受关注。这源于自然界中生物群体（如鸟类、鱼类、细胞和细菌）展现出的迷人协调行为。这些生物群体能够处理通过与附近个体相互作用接收到的信息，并在没有领导者的情况下协同改变其组织形式，如群体的位置、形状或大小。群体行为赋予了生物一些单个实体无法实现的新兴功能，包括并行性、鲁棒性和灵活性。并行性可通过创建“组”来共享任务，鲁棒性确保任务正确执行，灵活性使群体能够响应环境变化。这些特性促使人们利用自推进的生物分子马达构建群体机器人，并将其应用于非常规计算。

分子机器人的设计与构建

分子机器人是一个集成系统，由不同的分子设备组合而成，可作为处理器、传感器和执行器。作为分子处理器，已经开发出各种基于DNA/RNA的纳米结构，能够感知各种信号并处理信息，为机器人的其他部分输出信号。光响应分子是为机器人提供传感能力的理想候选者，而生物分子运动蛋白则被认为是分子机器人执行器的最佳选择。

以微管 - 驱动蛋白生物分子马达系统为例，通过将单链DNA与微管结合，并在DNA中引入偶氮苯等光响应分子，制备出了分子机器人的基本单元。在涂有驱动蛋白的基底上，这些分子机器人在ATP提供的化学能作用下，以约600 nm/s的平均速度滑行，尽管结合了DNA，但仍保留了微管约85%的动力学特性。

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    A[生物技术] --> B[分子机器人]
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