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DNA-Computing - Rechnen mit Molekülen
 DNA-Computing ist ein Paradigma für die Berechnung komplexer Problemstellungen, das die Erbsubstanz DNA zur Speicherung von Information verwendet und biotechnologische Verfahren zur Manipulation von Information einsetzt. DNA-Computer könnten vor allem dort neue Lösungen liefern, wo die Grenzen traditioneller Computer sichtbar werden, nämlich in der Speicherkapazität und in der Parallelisierung.
Allerdings können DNA-Computer - wie erste Beispiele zeigen - auch auf ganz anderen Anwendungsfeldern eingesetzt werden:- für die Analyse von DNA außerhalb der Zelle und
- für die logische Steuerung von Vorgängen in der Zelle.
Diese Gebiete erfordern in der Regel eine Zusammenarbeit zwischen Informatikern und Biotechnologen; der Informatiker entwickelt ein mathematischen Modell in silico, das der Biotechnologe in vitro (oder sogar in vivo) umsetzt.
Formalia- Dieses Seminar ist als Mathematik-Seminar anrechenbar.
- Die Teilnehmeranzahl ist auf 20 begrenzt.
- Geplant sind 10 Vorträge (Themen siehe unten).
- Je zwei Studierende halten einen gemeinsamen Vortrag (ppt-Format erwünscht).
- Ein Vortrag dauert ca. 30 Minuten plus anschließender, kurzer Diskussion.
- Pro Sitzung sollen zwei Vorträge stattfinden.
- Die erste Sitzung ist für die 8. Vorlesungswoche geplant, so dass ausreichend Zeit für die Vorbereitung besteht (siehe Ablaufplan).
- Die Vortragsdateien müssen nach dem Vortrag jeweils in Stud.IP hochgeladen werden, erst dann erhalten die Vortragenden einen Schein.
- Es besteht Anwesenheitspflicht!
Voraussetzungen- Grundlagen der Informatik
Themen- Seminal work Papers of Adleman and Lipton (Sec. 5.1).
- Universal DNA model: Stickers machine (Sec. 5.3).
- DNA nanotechnology (Sec. 6.1, Homepage NC Seeman).
- DNA solution of hard computational problems (Sec. 6.3, 6.3.3).
- DNA finite state automata (Sec. 6.2).
- Playing tic-tac-toe via DNA (Sec. 6.4.2).
- DNA Turing machine (Sec. 6.4.4).
- Cilitate computing (Sec. 7.1).
- Cell based DNA automata: Computational genes (Sec. 7.4).
- Switching logic in living cells (Master thesis, Gopi).
Literatur- Z. Ignatova, I.Martinez-Perez, K.-H. Zimmermann: DNA Computing Models. Springer, 288 S., 2008, als E-Book in der TU-Bibliothek verfügbar.
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