Biológia és IT kölcsönhatásai Kömlődi Ferenc
Mélyfúrások aktualizálása <ul><li>Mélyfúrások aktualizálása iránti igény  </li></ul><ul><li>Eredeti mélyfúrások és aktuali...
Eredeti mélyfúrások szerkezete <ul><li>Tézis </li></ul><ul><li>Megnevezés és rövid leírás </li></ul><ul><li>Jelenlegi hely...
Aktualizált mélyfúrások szerkezete <ul><li>Tézis </li></ul><ul><li>Témakör </li></ul><ul><li>Jelenlegi helyzet </li></ul><...
Tézis, témakör bemutatása <ul><li>Biológia és számítástudomány kölcsönösen és egyre erőteljesebben hatnak egymásra: az élő...
<ul><li>Miként használjuk fel a szerves anyagokat infokommunikációs célokra? </li></ul><ul><li>Hogyan építsünk belőlük szá...
Az IT- és az élővilág kölcsönhatásai
Biológiai és infokommunikációs rendszerek közötti különbségek <ul><li>Élőlények </li></ul><ul><li>szaporodásra, </li></ul>...
Jelenlegi helyzet <ul><li>Biológia a számítástudományban </li></ul><ul><li>Neurális mesterséges rendszerek :  </li></ul><u...
<ul><li>Evolúció és számítástudomány :  </li></ul><ul><ul><li>evolúciós módszerek/algoritmusok,  </li></ul></ul><ul><ul><l...
<ul><li>Számítástudomány a biológiában </li></ul><ul><li>Bioinformatika :  </li></ul><ul><ul><li>főként három információtá...
<ul><li>Biotechnológia és szintetikus biológia : </li></ul><ul><ul><li>Fordulópont a biológiában: analízis után szintézis....
Folyamatban lévő kutatások, fejlesztések (MOBIUS)
(Mesterséges élet)
(Biobricks)
(J. Craig Venter Intézet – Mycoplasma genitalium)
Várható fejlődés
<ul><li>Elmekutatás és IT :  </li></ul><ul><ul><li>trináris számítások - míg a számítógépek a zérók és egyesek bináris ren...
<ul><li>Szerves számítógépek :  </li></ul><ul><ul><li>mik válthatják fel a szilíciumalapú számítógépeket? Lehetséges megol...
<ul><li>Evolúciós modellek : a hagyományos tervezési módszerek mellett és helyett hardver- és szoftverszinten egyaránt elt...
<ul><ul><li>Élő gépi rendszerek felé :  </li></ul></ul><ul><ul><li>mikor és mitől válhat élővé egy gépi rendszer? Komplexi...
Befolyásoló tényezők
Várható hatások <ul><li>Technológia </li></ul><ul><ul><li>Infokommunikációs technológiák </li></ul></ul><ul><ul><li>Medici...
Hazai helyzet <ul><li>Biotechnológiai hagyományok </li></ul><ul><li>Analogikus számítógép </li></ul><ul><li>Élőlények műkö...
Összegzés <ul><li>elme- és mesterségesintelligencia-kutatás összefonódása, </li></ul><ul><li>élőlények működési mechanizmu...
<ul><li>Köszönöm a figyelmüket! </li></ul>
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

It3 4 2 8 2

542 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
542
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
9
Actions
Shares
0
Downloads
2
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

It3 4 2 8 2

  1. 1. Biológia és IT kölcsönhatásai Kömlődi Ferenc
  2. 2. Mélyfúrások aktualizálása <ul><li>Mélyfúrások aktualizálása iránti igény </li></ul><ul><li>Eredeti mélyfúrások és aktualizált mélyfúrások közti különbségek </li></ul><ul><ul><li>Terjedelmi </li></ul></ul><ul><ul><li>Tartalmi </li></ul></ul><ul><ul><li>Szerkezeti </li></ul></ul>
  3. 3. Eredeti mélyfúrások szerkezete <ul><li>Tézis </li></ul><ul><li>Megnevezés és rövid leírás </li></ul><ul><li>Jelenlegi helyzet </li></ul><ul><li>A várható fejlődés eredményének jellemzése </li></ul><ul><li>Szükséges technológiai előfeltételek </li></ul><ul><li>Néhány folyamatban lévő K+F projekt rövid ismertetése </li></ul><ul><li>Az IKT más területeire való hatások bemutatása </li></ul><ul><li>Társadalmi-gazdasági hatások elemzése </li></ul><ul><li>Magyar vonatkozások </li></ul><ul><li>Következtetések </li></ul>
  4. 4. Aktualizált mélyfúrások szerkezete <ul><li>Tézis </li></ul><ul><li>Témakör </li></ul><ul><li>Jelenlegi helyzet </li></ul><ul><li>2.1 Technológia </li></ul><ul><li>2.2 Alkalmazás </li></ul><ul><li>Folyamatban lévő kutatások, fejlesztések </li></ul><ul><li>A várható fejlődés </li></ul><ul><li>Befolyásoló tényezők (driverek) </li></ul><ul><li>5.1 Technológia </li></ul><ul><li>5.2 Társadalom </li></ul><ul><li>5.3 Gazdaság </li></ul><ul><li>Várható hatások </li></ul><ul><li>6.1 Technológia </li></ul><ul><li>6.2 Társadalom </li></ul><ul><li>6.3 Gazdaság </li></ul><ul><li>Hazai helyzet </li></ul><ul><li>7.1 Jelenlegi helyzet </li></ul><ul><li>7.2 Fejlesztések és várható fejlődés </li></ul><ul><li>7.3 Befolyásoló tényezők és hatások </li></ul><ul><li>8. Összefoglalás </li></ul>
  5. 5. Tézis, témakör bemutatása <ul><li>Biológia és számítástudomány kölcsönösen és egyre erőteljesebben hatnak egymásra: az élővilágból „ellesett” megoldásokat mind gyakrabban alkalmazzák számítógépes rendszerekre, ugyanakkor az informatika széleskörű elterjedése egyrészt felgyorsítja a biológiai kutatásokat, másrészt lehetővé teszi, hogy jobban megértsük, illetve részben átalakítsuk az élővilágot. </li></ul><ul><li>A folyamat elsősorban három biológiai jelenségcsoportra vonatkozik: </li></ul><ul><li>az ember és a főemlősök (neuronális) alapú elmeműködése, </li></ul><ul><li>az élőlények (DNS-alapú) működési mechanizmusai, </li></ul><ul><li>az élőlények kölcsönhatásain keresztül érvényesülő evolúció. </li></ul>
  6. 6. <ul><li>Miként használjuk fel a szerves anyagokat infokommunikációs célokra? </li></ul><ul><li>Hogyan építsünk belőlük számítógépeket? </li></ul><ul><li>Milyen mesterséges-élő szimbiózisok várhatók? </li></ul><ul><li>Milyen interaktív összjátékok alakulhatnak ki mesterséges és organikus rendszerek között? </li></ul><ul><li>Folyamat hatására: </li></ul><ul><li>új tudományterületek (bioinformatika, szintetikus biológia) kialakulása, </li></ul><ul><li>biológia egyre markánsabb jelenléte a számítástudományban (evolúciós számítások, mesterséges élet). </li></ul>
  7. 7. Az IT- és az élővilág kölcsönhatásai
  8. 8. Biológiai és infokommunikációs rendszerek közötti különbségek <ul><li>Élőlények </li></ul><ul><li>szaporodásra, </li></ul><ul><li>önálló, autonóm működésre, </li></ul><ul><li>környezethez való alkalmazkodásra képesek. </li></ul><ul><li>Gépek </li></ul><ul><li>csak egyes esetekben közelítik az autonómiát, </li></ul><ul><li>nincs önálló életük, </li></ul><ul><li>nem szaporodnak, </li></ul><ul><li>nagyon kezdetleges alkalmazkodás. </li></ul>
  9. 9. Jelenlegi helyzet <ul><li>Biológia a számítástudományban </li></ul><ul><li>Neurális mesterséges rendszerek : </li></ul><ul><ul><li>agyunkhoz, vagy legalábbis annak egyes részeihez hasonló hardver fejlesztése, </li></ul></ul><ul><ul><li>idegsejtek elektromos tulajdonságait lemásoló áramkörök létrehozása ( neuromorphing ), </li></ul></ul><ul><ul><li>neurális hálózatok. </li></ul></ul><ul><li>Élőlények működési mechanizmusairól mintázott gépek : </li></ul><ul><ul><li>biológiai minták infokommunikációs technológiákba történő átvétele, </li></ul></ul><ul><ul><li>az élővilág szolgai másolása helyett a tervezők a természet legjobb „ötleteit”, működési alapelveit építik be a rendszerekbe. </li></ul></ul>
  10. 10. <ul><li>Evolúció és számítástudomány : </li></ul><ul><ul><li>evolúciós módszerek/algoritmusok, </li></ul></ul><ul><ul><li>mesterséges élet. </li></ul></ul><ul><li>Élő és élettelen összekapcsolása (neuron-szilícium interfészek) : </li></ul><ul><ul><li>biológiai szempontból fontos lépés az elektronikus áramkörök és az élő idegrendszer magasabb szintű szintézise felé, </li></ul></ul><ul><ul><li>számítástudományi oldalról a hibrid neuroelektronikus (az emlősök idegsejt-hálózatainak képlékenységét utánozni igyekvő) eszközök a jövő infokommunikációs technológiáinak alapjai közé fognak tartozni. </li></ul></ul>
  11. 11. <ul><li>Számítástudomány a biológiában </li></ul><ul><li>Bioinformatika : </li></ul><ul><ul><li>főként három információtárolási mechanizmusra fókuszál: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>a DNS és a gének egydimenziós szerkezeti adataira, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>a fehérjék háromdimenziós struktúráira, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>komplex rendszerekre, azok emergens viselkedésére. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Bioinformatikai háttér révén valósulhattak volna meg a genomelemzések. </li></ul></ul>
  12. 12. <ul><li>Biotechnológia és szintetikus biológia : </li></ul><ul><ul><li>Fordulópont a biológiában: analízis után szintézis. </li></ul></ul><ul><ul><li>Biotechnológia szintetikus biológiát készíti elő </li></ul></ul><ul><ul><li>Szintetikus biológia alapvetése: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>biológiai elemekből, „alkatrészekből” új, a biológiai szerkezet hierarchiájának minden szintjén (molekula, sejt, szövet, organizmus) működtethető kombinációk, élő rendszerek hozhatók létre , melyekkel az eddigieknél is jobban kiaknázhatók az élő anyagban rejlő lehetőségek. </li></ul></ul></ul>
  13. 13. Folyamatban lévő kutatások, fejlesztések (MOBIUS)
  14. 14. (Mesterséges élet)
  15. 15. (Biobricks)
  16. 16. (J. Craig Venter Intézet – Mycoplasma genitalium)
  17. 17. Várható fejlődés
  18. 18. <ul><li>Elmekutatás és IT : </li></ul><ul><ul><li>trináris számítások - míg a számítógépek a zérók és egyesek bináris rendszerében kezelik az információt, </li></ul></ul><ul><ul><li>az idegsejtek hármas (trináris) kódokban (zérókban, egyekben és mínusz egyekben) kommunikálják elektronikus jelzéseiket. </li></ul></ul>
  19. 19. <ul><li>Szerves számítógépek : </li></ul><ul><ul><li>mik válthatják fel a szilíciumalapú számítógépeket? Lehetséges megoldások: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>hagyományos informatikai áramkörök jellegének megőrzése és a szilícium méretéből adódó problémák felszámolása, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>molekulákból álló logikai áramkörökön alapuló számítógépek = klasszikus architektúra + virtuálisan (majdnem) végtelen gyorsaság, </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>DNS-számítások </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>DNS-kombinációk módja elvben kiszámítható, előre jelezhető, </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>DNS-darabkák processzorokká alakításával elvileg többmilliárd művelet szimultán elvégzésére képes parányi (nanoszintű) számítógép hozható létre, </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>párhuzamos architektúrák, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>kvantum-számítógép. </li></ul></ul></ul>
  20. 20. <ul><li>Evolúciós modellek : a hagyományos tervezési módszerek mellett és helyett hardver- és szoftverszinten egyaránt elterjednek az evolúciós technikák </li></ul><ul><ul><li>(elektromos áramköröket hoznak létre velük, </li></ul></ul><ul><ul><li>evolúciós algoritmusokkal optimalizálnak, </li></ul></ul><ul><ul><li>vagy az evolúciós jellegű szoftverfejlesztés során az apró változtatásokat, előrelépéseket azonnal tesztelik). </li></ul></ul><ul><ul><li>Rendszerevolúció : olyan „önmagukat tervező” rendszerek fejleszthetők, amelyek akkor is végrehajtják feladataikat, ha a rendszert működtető embernek fogalma sincs, mitévő legyen, mihez kezdjen. </li></ul></ul>
  21. 21. <ul><ul><li>Élő gépi rendszerek felé : </li></ul></ul><ul><ul><li>mikor és mitől válhat élővé egy gépi rendszer? Komplexitás egy bizonyos szintjének elérése után, ha </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>önteremtő, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>önszervező, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>önfenntartó. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Szintetikus biológia : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>folytatódik a rendszerek alapjaként funkcionáló biológiai építőkockák fejlesztése és tesztelése. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Integrációjuk hatékonyabbá tételéhez: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>a szintetikus részeknek teljes összhangban kell működniük a biológiai komponensekkel, </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>a sejtet és moduljait úgy kell módosítani, hogy új tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkezzen, </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>szabványosítás, specializáció. </li></ul></ul></ul></ul>
  22. 22. Befolyásoló tényezők
  23. 23. Várható hatások <ul><li>Technológia </li></ul><ul><ul><li>Infokommunikációs technológiák </li></ul></ul><ul><ul><li>Medicina (bio- és orvosi informatika összekapcsolódása) </li></ul></ul><ul><ul><li>Társadalom, gazdaság </li></ul></ul><ul><ul><li>Fokozódó igény az IT-t és a biológiát egyesítő megoldások iránt </li></ul></ul><ul><ul><li>Oktatási innováció </li></ul></ul><ul><ul><li>Csökken a környezetszennyeződés </li></ul></ul><ul><ul><li>„ Láthatatlan” környezetszennyeződés </li></ul></ul><ul><ul><li>Bioterroritmus </li></ul></ul><ul><ul><li>Gyógyászat, gyógyszeripar, mezőgazdaság </li></ul></ul>
  24. 24. Hazai helyzet <ul><li>Biotechnológiai hagyományok </li></ul><ul><li>Analogikus számítógép </li></ul><ul><li>Élőlények működési mechanizmusai, evolúció és számítástudomány </li></ul><ul><li>Idegélettani kutatások </li></ul><ul><li>Bioinformatika, szintetikus biológia </li></ul>
  25. 25. Összegzés <ul><li>elme- és mesterségesintelligencia-kutatás összefonódása, </li></ul><ul><li>élőlények működési mechanizmusainak és az evolúció elveinek beépítése számítógépes rendszerekbe, </li></ul><ul><li>szerves anyag processzorokká, számítógéppé alakítása, </li></ul><ul><li>számítástudományi elvek és módszerek alkalmazása biológiai, genetikai kutatásokban, </li></ul><ul><li>mesterséges élet és szintetikus biológia közötti párhuzamok és átfedések. </li></ul>
  26. 26. <ul><li>Köszönöm a figyelmüket! </li></ul>

×