मुझे तुरंत यह कहना होगा कि मैं एक निश्चित साइबरनेटिक्स-जियोमेट्रिक बिंदु से जैव-गणना के सवाल का जवाब दूंगा। यह मेरा नाम है और यह दिशा आम नहीं है। मुझे यकीन है कि यह उन लोगों के लिए समझना आसान होगा जो इस जैविक समस्या के विषय पर नहीं हैं। जो पहले से ही विषय में हैं वे आपके साथ चर्चा करने के लिए तैयार हैं और दिखाते हैं कि पारंपरिक तरीके साइबरनेटिक दृष्टिकोण के दृष्टिकोण से उपयुक्त नहीं हैं (लेकिन इस लेख में आप मेरे दर्शक नहीं हैं - मुझे खेद है, लेकिन मुझे यकीन है कि यह समस्या पर विश्व दृष्टिकोण के विस्तार के रूप में आपके लिए उपयोगी होगा)।
जीवविज्ञानी के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रोटीन तह के साथ अधिक है। एक निश्चित सीमा तक, बहुत से व्यावहारिक कार्यों को इस कार्य के लिए कम किया जा सकता है (यह जानते हुए कि प्रोटीन कैसे मुड़ा हुआ है), जिनमें से मुख्य है वायरस और बीमारियों का मुकाबला करने के लिए दवाओं का विकास।
लेकिन सामान्य रूप से यह समस्या हल नहीं हुई है। ये गणित में अनसुलझी समस्याओं की तरह हैं, केवल एक जैविक संदर्भ के साथ (लेविंटल विरोधाभास देखें)। जीवविज्ञानी केवल एक निश्चित त्रुटि के साथ देख सकते हैं कि बायोएक्सपेरिमेंट्स एक पहले से ही न्यूनतम स्थिति में एक राज्य है, लेकिन यह अभी तक पता लगाना संभव नहीं है कि यह कैसे होता है। लेकिन यह सब भी बहुत महंगा है। कंप्यूटर कंप्यूटिंग क्यों सस्ती है, भले ही हजारों कंप्यूटर वितरित परियोजनाओं में उपयोग किए जाते हैं।
लेकिन परिचय काफी है, फिर जहाज से गेंद तक ...
सबसे पहले, आरएनए, प्रोटीन क्यों नहीं? सिर्फ इसलिए कि यह आसान है। यह समझना असंभव है कि आरएनए अणु कैसे सरल होते हैं, यह समझने के बिना कि प्रोटीन कैसे गिरते हैं। हम जीवविज्ञानी नहीं हैं, और जो हमारे लिए मायने रखता है वह एक व्यावहारिक जैविक परिणाम नहीं है, बल्कि गणितीय रूप से / साइबरनेटिक रूप से प्रक्रिया की समझ है।
यहाँ इस तरह के एक खेल
FoldIt है । और
एक पाठक का सवाल है :
मुझे यह समझ में नहीं आया कि मैन्युअल थकावट कैसे परिमाण के क्रम से मॉडलिंग को कम करती है। तथ्य यह है कि लोग अपने हाथों से प्रोटीन रोल करते हैं, आमतौर पर यादृच्छिक भी होते हैं, क्योंकि लोग इसे समझने के बारे में भी नहीं समझते हैं कि इसे कैसे मोड़ना है। और अगर हम यह मान लें कि लोग किसी कारण से कई अवास्तविक विकल्पों को छोड़ देते हैं, तो इसे @ होम में तह करने के लिए एल्गोरिदम क्यों नहीं बनाया जा सकता है?
मैं जवाब देता हूं। यह खेल
निराशा का रोना है । पूरी तरह से कोई एल्गोरिदम नहीं हैं जो ढहते हैं। यहां तक कि संपूर्ण खोज भी मदद नहीं करती है। लेविंटल विरोधाभास से पता चलता है कि एक अणु की तह की गणना ब्रह्मांड के पूरे जीवन से अधिक समय तक रह सकती है।
खिलाड़ियों के लिए मैं इस तरह के प्रयोग को खेल में प्रस्तावित करता हूं। सबसे पहले, आपको एक अणु दिया जाता है जो पहले से ही कुछ हद तक जटिल है और कुछ पूर्व निर्धारित संरचना (सर्पिल / चादरें / छोरों) के साथ है। यदि आप फिर से रीसेट और लोड करते हैं, तो वे आपको थोड़ी अलग संरचना और प्रारंभिक स्थिति देंगे। आपके लिए यह प्रारंभिक स्थिति पहले से ही विशेषज्ञों द्वारा गणना की जाती है और बस आपके बीच (कंप्यूटर के बीच) वितरित करता है कि आपको क्या गणना करने की आवश्यकता है। निम्नलिखित करें। रबर बैंड का उपयोग करना, एक पंक्ति में प्रोटीन की श्रृंखला को फैलाना। संरचना से सभी सर्पिल और चादरें निकालें, अर्थात। सब कुछ एक लूप में बदल दें (वास्तव में संरचना के बिना सिर्फ एक श्रृंखला)। इन चरणों को शुरू करने से पहले, ध्यान दें कि आपको कितने अंक दिए गए थे (स्थिति मूल्यांकन)। जो हुआ उससे तुलना कीजिए। हम देखते हैं कि अंतर बहुत बड़ा नहीं है। है ना? लेकिन अब मूल रूप से उस राज्य को कम से कम ढहाने की कोशिश करें। उपलब्ध उपकरणों में से कोई भी आपको स्वचालित रूप से ऐसा करने में मदद नहीं करेगा। यदि आपको याद नहीं है कि संरचना लगभग कैसे दिखती है, तो आपको ऐसा करने की कोई परिकल्पना भी नहीं है। मुझे खुशी होगी अगर डेविड बेकर कहते हैं
पूरी तरह से विश्वास है कि दुनिया में कहीं न कहीं ऐसी प्रतिभाएँ हैं जिनके पास दिमाग में 3 डी मॉडल की गणना करने की जन्मजात क्षमता है। इंडोनेशिया का कोई 12 साल का लड़का खेल को देखेगा और ऐसी समस्याओं को हल करने में सक्षम होगा जो एक सुपर कंप्यूटर भी नहीं कर सकता है
लेकिन मैं यहां निराशावादी हूं।
दूसरे, जीवविज्ञानी मुड़े हुए प्रोटीन की न्यूनतम ऊर्जा के बारे में बात करना पसंद करते हैं, और माना जाता है कि जब ऊर्जा कम से कम होती है - प्रोटीन सबसे स्थिर अवस्था में होता है। लेकिन यह सिद्ध नहीं है, यह एक सिद्धांत है। यह ऊर्जा बहुत सारे कारकों से प्रभावित होती है जिन्हें केवल गणना नहीं की जा सकती है।
लेकिन हम पूरी तरह से अलग तरीके से काम करेंगे। हम केवल हाइड्रोजन बांडों के निर्माण के महत्व और निषिद्ध सहसंयोजक बांडों की अनुपस्थिति पर विचार करेंगे (जो मैं बाद में समझाऊंगा)। क्यों? क्योंकि मेरे प्रयोगों में यह काफी हद तक गंभीर अनुसंधान परियोजनाओं के परिणामों के बराबर परिणाम प्राप्त करने के लिए पर्याप्त था (मात्रात्मक रूप से नहीं (क्योंकि मेरे पास केवल एक कंप्यूटर है), लेकिन गुणात्मक रूप से)।
और सबसे महत्वपूर्ण बात, हम साइबरनेटिक्स-जियोमेट्रिक दृष्टिकोण के इस मूल सिद्धांत को मानते हैं:
हम हाइड्रोजन बांड के अलावा किसी अन्य बातचीत पर विचार किए बिना तह प्रक्रिया को आदर्श बनाते हैं। इस प्रकार, मॉडलिंग में, हम जान-बूझकर सरलीकरण, आदर्शीकरण से आगे बढ़ते हैं, जैसे कि प्रश्नों का उत्तर देते हुए: "तह प्रक्रिया कैसे जाएगी यदि आरएनए केवल हाइड्रोजन बांड बनाने का प्रयास करता है?" और "तह प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन बांड के गठन के" शुद्ध "योगदान" क्या है? "(यह मेरे वैज्ञानिक लेख से है)
अब कुछ चित्र (चित्र आकार को समायोजित करने के तरीके से, मुझे बताएं कि कौन जानता है: इसकी ऊँचाई = "20" चौड़ाई = "20" - लेकिन जैसा कि आप देख सकते हैं कि आकार बड़ा है):
तस्वीर में: चरण 0. हम आरएनए श्रृंखला देखते हैं। जिसने भी मेरे
कार्यक्रम को निर्देशित लेख पढ़ा है वह प्रश्न में श्रृंखला का प्रारंभिक ग्राफ है।
फिर आप देखते हैं कि कैसे श्रृंखला कुछ ही चरणों में कर्ल करती है। निम्नलिखित आकृति में अच्छी तरह से निर्मित सर्पिल
इसलिए, मैं समझाता हूं कि सहसंयोजक और हाइड्रोजन बांड क्या हैं और पहली बार के लिए पर्याप्त है।
चरण 0 (पहला आंकड़ा) में - आप देखते हैं कि बिंदु लाइनों द्वारा जुड़े हुए हैं। अंक व्यक्तिगत परमाणु हैं। और लाइनों को सहसंयोजक बंधन की अनुमति है। तह प्रक्रिया के दौरान, किसी अन्य सहसंयोजक बंधों को बनाने की अनुमति देना असंभव है, मोटे तौर पर बोलना, ताकि अनुमत सहसंयोजक बंधन प्रतिच्छेद हो सके। फोल्डिट गेम में, यह केवल लाल "गुलाब" द्वारा दिखाया गया है और अंक द्वारा भारी जुर्माना लगाया गया है। यह सिर्फ इतना है कि वास्तव में ऐसे कोई कनेक्शन नहीं बनाए जा सकते हैं - इसके लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं है, लेकिन निश्चित रूप से सॉफ्टवेयर को आसानी से हवा देना इतना आसान है कि इसे धक्का देना आसान है। ये निषिद्ध सहसंयोजक बंधन हैं।
हाइड्रोजन बॉन्ड परमाणुओं के बीच दूसरी आंकड़ा लाल धराशायी लाइनों में दिखाई देते हैं। ये बॉन्ड अधिक आसानी से बनते हैं और मूल रूप से वे आरएनए को एक मुड़े हुए अवस्था में रखते हैं।
दूसरे भाग में, हम बात करेंगे कि हाइड्रोजन बॉन्ड क्या हैं, गणितीय रूप से उनके गठन का वर्णन कैसे करें और एचएनए को मोड़ना शुरू करने के शुरुआती चरण। लेकिन मैं प्रतिक्रिया चाहता हूं - लिखो, जो समझे कि क्या है, और क्या आप
दूसरे भाग को पढ़ने के लिए तैयार हैं। या मैं समझने के लिए कुछ याद किया, तो यह केवल अधिक कठिन होगा, इसलिए तुरंत बेहतर बोलें।