생화학 정보 기술

생화학 정보 기술

생화학 정보 기술 바이오/켐 IT은 과학 기술 지형을 재편성할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 본 포스팅에서는 진행 중인 FP7 연구 프로젝트를 기반으로 몇 가지 사례 연구를 제시하기 전에 현장에서 주요 과제와 기회를 간략히 검토한다. 합성 생물 인공 세포 화학 정보처리 생화학 정보기술의 배경은 생물학적, 화학적 기반 시스템의 기능은 근본적으로 새로운 형태의 연산 및 나노 마이크로 스케일 생산 목적으로 활용되고 있다. 자연의 시스템은 본질적으로 자기 조직적이고, 자기 보수적이며, 탄력적이며, 분산적이고, 적흥적이다. 중요한 것은 그들이 또한 진정으로 하이브리드 시스템의 가능성을 제공하기 위해 실리콘 기반의 전통적인 기판과 인터페이스 될 수 있다는 것이다. 시스템 및 합성 생물학, 인공 세포, 화학 정보 처리, 마이크로칩을 내장한 초소형의 지능형 자동 탐지 감응 장치인 마이크로 전자 기계 시스템, 나노테크놀로지, 인공지능과 같은 신흥 연구 분야의 성장 및 통합은 생물 및 화학 정보 기술 바이오/켐 IT이 가장 활기차고 중요한 기술 중 하나를 제공한다는 것을 의미한다. 최근 몇 년간 떠오르는 연구 영역인 바이오/켐 IT는 기존 정보통신기술 이상으로 적용 범위가 넓은 활성화 기술이다. 좀 더 생활 밀착적이고 지능적인 컴퓨터 정보처리 및 생산과정을 창조할 수 있는 장기적인 잠재력은 우리 사회의 대부분의 분야에서 응용프로그램을 개발할 것이다. 이 연구에서 나온 기술의 실현이 가능한 중기 응용 분야에는 엔지니어링 된 지능형 진단 및 약물 전달 시스템, 인공 조직, 에너지 및 환경 응용을 위한 나노 기술, 적응형 바이오 전자 및 분자 합성이 포함된다. 바이오/켐 IT 기존의 정보기술은 실리콘 기반의 기질에 구현된 인간이 설계한 설루션에 의존한다. 현대 컴퓨터는 처리 능력 면에서는 강력하지만, 자연 시스템의 적응성, 복원력, 유연성이 부족하다. 가장 단순한 유기체도 외부 신호의 조합과 내부 프로그래밍에 대응하여 내부 구조를 재구성할 수 있다. 이는 본질적으로 생물 화학적인 과정이다. 생물 화학 IT 바이오/화학 IT 분야는 자연 및 화학 시스템의 능력을 활용하여 실행한다. 생물/화학 IT 연구원들은 단순히 살아있는 시스템에서 영감을 도출하는 것이 아니라, 엔지니어링과 연산을 목적으로 이러한 시스템을 직접 사용하거나 구축하려고 한다. 예술의 상태 및 연구 과제 지난 몇 년 동안 화학, 분자생물학, 기능성 소재, 공학 분야의 기술 발전은 생물학적, 화학적 정보 처리를 우리 생활의 통제권 안에 있게 되었다. 이러한 프로세스를 활용할 수 있는 ICT 시스템을 구축, 설계, 성장시킬 수 있는 능력은 향후 혁명적인 진전으로 이어질 것이다. 생물/화학 IT가 직면한 근본적인 도전은 박테리아/신경 세포, 원/인공/최소 세포 또는 기능성 분자 복합체와 같은 개별 원소 집합의 진화, 구성 및 제어에 관한 것이다. 이러한 구성요소는 지능적이거나 설계자의 독립적 기능을 수행할 수 있으며, 자체 조립 및/또는 자체 규제를 통해 응답할 수 있다. 이러한 시스템을 이용하기 위해서는 미시적 수준에서 화학을 설계하고 제어할 수 있는 능력과 더불어 거시적으로 인구 수준 행동을 이해하고 제어할 수 있는 능력이 필요하다. 이를 위해서는 살아있는 세포가 작용하는 비범한 자연 공학 과정과 미소 전자 기계시스템 매트릭스와 어떻게 상호작용하는 생물 화학 원소에 대한 보다 깊은 이해와 더불어 다수의 상호 작용하는 작용제의 역학관계에 대한 근본적인 통찰이 필요할 것이다. 기회와 영향 이 분야에서 얻을 수 있는 잠재적 이익은 진화가 가능하고 자가 복제되며 환경에 대한 자가 복제 및 인텔리전트가 보유하고 있는, 대응 능력이 있는 정보처리 시스템과 동시에 기존의 실리콘 기반 ICT 시스템과의 인터페이스도 가능해진다. 이러한 용량은 정보처리와 물리적 제어와 생산을 미시적 수준과 거시적 수준 모두에서 결합하는 획기적으로 새로운 형태의 기술을 열게 될 것이다. 이 분야에서 돌파구를 마련하면 ICT 전문가가 나노 크기의 화학적 공정 세계와 셀룰러 어셈블리의 자체 구성 전력에 대한 프로그래밍 가능한 알고리즘 진입을 가능하게 될 것이다. 사례연구 본 절에서는 생물 및 화학 IT 연구 활동의 조정 활동의 핵심을 구성하는 4가지 프로젝트에 대한 간략한 요약을 제공한다. 코브라는 EU FP7 FET Proactive 이니셔티브에 의해 지원된다. 이 프로젝트들은 모두 코브라 1이 주관한 특별 fet11 세션에 의미 있는 발표를 한다. 전체 강연은 예일대 파렌 아이작스 박사가 맡았다. 박토콤 프로젝트의 주요 목표는 합성 생물학을 위한 범용 플랫폼을 구축하는 것이다. 박테리아 세포의 내부 프로그램의 유전자와 그 사이의 연결에 의해 인코딩 되는 인간 정의 작업을 수행하도록 설득하기 위해 재프로그래밍될 수 있다. 유전자 구성요소로 구성된 인공적인 순환을 도입함으로써, 우리는 세포 내에 새로운 행동을 추가하거나 기존의 기능을 수정할 수 있다. 세포가 주기적으로 깜박이는 박테리아 발진기와 식수에서 비소를 발견할 수 있는 세포 기반 오염 검출기가 이에 해당한다. 생명공학의 잠재력은 크지만, 그 과정 자체는 기초 물질의 안정적이지 못하고 예측할 수 없는 성질에 의해 어려운 연구 진행이 된다. 박테리아는 컴퓨터 장치의 전통적인 모델에 거의 부합하지 않고, 고정된 설계로 잘 정의된 구성품을 배치하기 때문에 설계하기가 어렵다. 생화학 정보 기술은 의료, 환경, 에너지 등 21세기 세계가 직면하고 있는 여러 문제점을 해결하기 위한 잠재적인 기술로 평가되고 있다.