دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 98071
ترجمه فارسی عنوان مقاله

محدودیت های عملکرد و همکاری در رایانه های بیوشیمیایی مبتنی بر آنتروپی

عنوان انگلیسی
Performance limits and trade-offs in entropy-driven biochemical computers
کد مقاله سال انتشار تعداد صفحات مقاله انگلیسی
98071 2018 9 صفحه PDF
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Journal of Theoretical Biology, Volume 443, 14 April 2018, Pages 1-9

ترجمه کلمات کلیدی
محاسبات بیولوژیک، ترمودینامیک اطلاعات، هزینه محاسبه، تقریب سر و صدای خطی،
کلمات کلیدی انگلیسی
Biological computing; Information thermodynamics; Cost of computation; Linear noise approximation;
ترجمه چکیده
اکنون پذیرفته شده است که شبکه های واکنش بیوشیمیایی می توانند محاسبات انجام دهند. مثالها عبارتند از خواندن اثبات جنبشی، تنظیم ژن ها یا شبکه های سیگنالینگ. برای بسیاری از این سیستم ها متوجه شدیم که عملکرد محاسباتی آنها با کاهش بین هزینه سوخت و ساز، سرعت و دقت محاسبات محدود می شود. به منظور دستیابی به ریشه های این ترکیبات، ما به عنوان یک مدل محاسبات بیوشیمیایی از رایانه های مبتنی بر آنتروپی استفاده می کنیم. با استفاده از ابزارهای ترمودینامیکی اتفاقی، ما نشان می دهیم که محاسبات اتخاذ شده با انتروپی محدوده ای بین دقت و هزینه متابولیسم وجود دارد، اما در عین حال، از لحاظ زمانی هم کم نیست. زمانی که به حساب می آید که نتیجه محاسبات باید اندازه گیری شود تا بتوان آن را شناخت، زمانی که در معرض دید قرار می گیرد، ظاهر می شود. ما استدلال می کنیم که این فرآیند اندازه گیری، گرچه معمولا نادیده گرفته می شود، یکی از مهمترین عوامل هزینه محاسبات بیوشیمیایی است.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله  محدودیت های عملکرد و همکاری در رایانه های بیوشیمیایی مبتنی بر آنتروپی

چکیده انگلیسی

It is now widely accepted that biochemical reaction networks can perform computations. Examples are kinetic proof reading, gene regulation, or signalling networks. For many of these systems it was found that their computational performance is limited by a trade-off between the metabolic cost, the speed and the accuracy of the computation. In order to gain insight into the origins of these trade-offs, we consider entropy-driven computers as a model of biochemical computation. Using tools from stochastic thermodynamics, we show that entropy-driven computation is subject to a trade-off between accuracy and metabolic cost, but does not involve time-trade-offs. Time trade-offs appear when it is taken into account that the result of the computation needs to be measured in order to be known. We argue that this measurement process, although usually ignored, is a major contributor to the cost of biochemical computation.