VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Биофизика сложных многокомпонентных систем. Математическое моделирование. Биоинформатика

Информатика на основе нанобиоэлектроники

В.Д. Лахно1*

1.ИМПБ РАН - филиал ИПМ им. М.В. Келдыша РАН;

* lak(at)impb.ru

Биоинформатика, как раздел информатики, представляет собой область, которая развивает методы и программное обеспечение для анализа и обработки биологических данных и включает в себя анализ последовательностей, экспрессию генов и белков, анализ клеточной организации, создание Дата-центров и т. д. Новым и более общим направлением является рассмотрение биоинформатики как информатики, основанной на биокомпьютерных технологиях.

Молекула ДНК представляет собой уникальный пример хранилища данных и может быть использована для биокомпьютинга. Совершая одновременно миллионы операций ДНК-биокомпьютер позволяет экспоненциально увеличивать производительность с увеличением числа олигонуклеотидов. Ограничение производительности такого биокомпьютера обусловлено ограничением скорости проведения параллельных операций, измеряемых часами. Преодолеть эти ограничения призвана нанобиоэлектроника.

Центральной проблемой нанобиоэлектроники является реализация эффективного переноса заряда в биомакромолекулах. Наиболее перспективной для осуществления такого переноса является молекула ДНК. Компьютерное моделирование такого переноса в настоящее время способно заменить натурный эксперимент. Приведены результаты моделирования транспорта заряда в форме блоховских осцилляций, солитонного переноса, поляронной и бризерной динамики. Рассматриваются вопросы моделирования заряда при конечных температурах. Обсуждаются различные молекулярные устройства на основе ДНК. Их реализация создаст прочную основу для решения задач информатики на биомолекулярной основе.



Список литературы:

1. Lakhno V.D., DNA Nanobioelectronics, Int. J. Quantum Chem, 2008, v.108, p. 1970-1981

2. Lakhno V.D., Theoretical basis of Nanobioelectronics, EPJ Web of Conferences, 2020, 226, 01008

3. Lakhno V.D., Vinnikov A.V., Molecular devices based on DNA, MBB, 2021, v. 16, p. 115-135

Informatics based on nanobioelectronics

V. Lakhno1*

1.Institute of Mathematical Problems of Biology RAS;

* lak(at)impb.ru

Bioinformatics is the area that develops methods and software tools for understanding of biological data, which includes sequence analysis, gene and protein expression, analysis of cellular organization, structural bioinformatics, data centers etc. A new and more general direction is to consider bioinformatics as informatics on the bases of nanobioelectronics and biocomputer technologies.

DNA molecular is an important example of data storage and biocomputing. Performing millions of operations simultaneously DNA – biocomputer allows the performance rate to increase exponentially. The limitation problem is that each stage of paralleled operations requires time measured hours or days. To overcome this problem can nanobioelectronics [1]-[3].

The central problem of nanobioelectronics is the realization of effective charge transfer in biomacromolecules. The most promising molecule for this goal is DNA. Computer simulation of charge transfer can make up natural experiment in such complex object as DNA. Such processes of charge transport as Bloch oscillations, soliton evolution, polaron dynamics, breather creation and breather inspired charge transfer are modeled. The supercomputer simulation of charge dynamics at finite temperatures is presented. Different molecular devices based on DNA are considered. These make the basis for solution of informatics problems on biomolecular technologies.



References

[1] V.D. Lakhno, DNA Nanobioelectronics, Int. J. Quantum Chem, v.108, p. 1970-1981, 2008

[2] V.D. Lakhno, Theoretical basis of Nanobioelectronics, EPJ Web of Conferences, 226, 01008, 2020

[3] V.D. Lakhno, A.V. Vinnikov, Molecular devices based on DNA, MBB, v. 16, p. 115-135, 2021





Докладчик: Лахно В.Д.
66
2023-01-31

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists