Matematikust

Idővonal Photos Pénz Bélyegzőket Vázlatrajza Keres

Leonard Adleman

Születési dátuma:

Születési hely:

A halál időpontját:

Halálozási hely:

31 Dec 1945

San Francisco, California, USA

Bemutatását
FIGYELEM - Automatikus fordítás angol verzió

Leonard Adleman apja volt a készülék eladó, anyja egy banki pénztáros. Mint egy fiatal fiú felnövő San Francisco, Adleman nem sok ambíció, sokkal kisebb lesz matematikus. Ő saját bevallása szerint, ő a "hihetetlenül naiv és éretlen". Azonban ez volt a középiskolai angol tanár, aki tette rá a szép eszméket egy olvasata Hamlet. Ez volt az a javaslata, ez a tanár, aki kinyitotta a szemét "az, hogy lehet látni a dolgokat mélyebben, mint a pusztán felületes", hogy Adleman beiratkozott a University of California, Berkeley. Még bizonytalan, tétován, először állapították meg, vegyész (ihlette év Mr.Wizard nézte a tévében), akkor az orvos (ihlettek Kappa Nu testvériség fivérek) rendezésére, mielőtt egy matematika szakon.

Volt ment keresztül zillion a dolgokat, és végül az egyetlen dolog, ami maradt, ahol tudtam kijutni ésszerű időt matematika.

Tellett neki öt évig, hogy végre diplomás, amikor 1968-ban munkát vállalt, mint a számítógép-programozó a Bank of America. Nem sokkal azután, kérte az orvosi egyetemre, ahol volt elfogadható, de meggondolta magát, és nem felvesz. Úgy döntött, ahelyett, hogy egy fizikus, és elkezdett osztályok a San Francisco State College, miközben dolgozik a parton. Ismét elvesztette érdek.

Nem tetszett tesz kísérletet, tetszett gondolni a dolgokat.

Adleman végül visszatért a Berkeley gyakorlásához PhD fokozatot a számítástechnikában. Volt két motivációk, ahol az első gyakorlati:

Azt hittem, hogy a szerzés egy PhD a számítástechnikában, legalább további pályafutásom.

A második volt romantikus. Martin Gardner írt egy cikket a Gödel's theorem in Scientific American, amelyek elárasztják Adleman a mély filozófiai vonatkozásai:

Azt hittem, "Wow. Ez annyira szép. " Volt köztük néhány szép dolgot találtam - fekete lyukak, általános relativitáselmélet. Azt hittem, egyszer az életemben, azt akarom, hogy valóban megértsék az egyik ilyen mély eredményeket.

Adleman úgy döntött, hogy csatlakozik doktori iskolába, és gyere el úgy, hogy értik Gödel 's theorem szinten túl felületes. Míg azonban a doktori iskolába, valami más történt vele - végül megértette valódi természetéről, és lenyűgöző szépsége matematika. Felfedezte, hogy "... kevésbé kapcsolódik a számvitel, mint az, hogy a filozófia."

Az emberek azt hiszik a matematika egyfajta gyakorlati művészet, ... az a pont, amikor lesz matematikus, ahol valahogy átlátni ezt, és látni a szépségét és erejét a matematika.

1976-ban fejezte be Adleman értekezését "Number elméleti vonatkozásairól Computational bonyolult", megkapta a PhD, és azonnal biztosított állást adjunktusa matematika MIT. (Az apja azt tanácsolta neki, hogy maradjon a Bank of America, ahol atleast hogy volt egy jó nyugdíj terv). Az egyik Adleman munkatársak az MIT-ben Ronald Rivest, aki az irodájában a szomszédból. Rivest volt megragadta egy cikket az IEEE Transactions on Information Theory írta: Martin Hellman, egy számítógép tudós a Stanford, és tanítványa, Whitfield Diffie (lásd). Abban, hogy elmesélte egy ötletem egy új típusú titkosítási rendszer. Alapján született, hogy új titkos "kulcsok" - matematikai képletek a tülekedés és a unscrambling üzeneteket. Eddig az időpontig bárki, aki rendelkezik a legfontosabb titkosítása is hírbe egyszerűen megfordult a titkosítás utasításokat. Mi Diffie és Hellman javasolt egészen forradalmi - use egyirányú funkciók vagy matematikai képletek, amelyek könnyen kiszámítható az egyik irányba, de lehet csinálni, kivéve, ha az ellenkezője sem tudta, hogyan épültek az első helyen. A titkosítási kulcs lehet tenni annak érdekében, hogy bárki küld egy kódolt üzenet. De csak miután valaki a tényleges építkezés a legfontosabb volna a dekódoló kulcsot, és így képes dekódolni.

Rivest bejelentette, hogy egy ilyen egyirányú függvény található, amelynek eredményeként a létrehozását nyilvános kulcs cryptosystem. Maga az ötlet nyilvánvalóan működőképes, de hogy valóban egyirányú függvény mintha egy hatalmas feladat. Rivest volt egy ugyanilyen lelkes támogatója az egyik kollégája - Adi Shamir. Adleman azonban kevesebb volt, mint izgatott - gondolta az ötlet egészen gyakorlatias és méltatlan folytatása. Hamarosan azonban, Rivest Shamir voltak feltalálás és a kódolási rendszert, és Adleman megállapodtak abban, hogy az egyes vizsgált rendszerek próbálják megtörni azt. A duó lépett fel 42 különböző kódolási rendszert, és minden alkalommal Adleman képes volt megtörni azt. A 43 harmadik kísérlet alapján, egy bonyolult probléma, faktoring, Adleman bevallotta, hogy a kód valóban törhetetlen, mert a matematika részt vesz, és feltehetően több évszázados számítás a tényező. Rivest maradt egész éjjel, felkészülés a kézirat leírja a kódot, mielőtt odaadta azt Adleman. Ő szerepel a könyvben szerzői betűrendben - Adleman, Rivest, Shamir. Adleman demurred:

Mondtam, Ron, "Vedd le a nevem a papírt. Ez a munkája ".

Rivest, de ragaszkodott hozzá, és végül felülkerekedett rajta.

Azt gondoltam: "Nos, ez lesz a legkevésbé fontos könyv, amit valaha is történt, de néhány év múlva kell majd ennyi vonalak én vita hoz kap birtoklás, ... másrészt, én nem jelentős mennyiségű szellemi munkát a kódok feltörése 1-42. Tehát az ésszerű dolog ez lesz a harmadik szerző. "

Martin Gardner írt a kódot, most hívott RSA után a részt vevő személyek, az ő oszlop (lásd), és sokat Adleman a csodálkozás, a hírnév és a kód gyorsan elterjedt. A duzzasztómű öntöttek a betűk és a National Security Agency (NSA), amelyet eddig az egyetlen hely, ahol a titkosítás vizsgálták kifejezett félelmeket, hogy a közzététel a látszólag törhetetlen, mint az RSA-kód esetlegesen veszélyeztetné a nemzetbiztonságot!

Rivest, Shamir és Adleman rendelt a szabadalmi saját kódot MIT és 1983-ban alakult társaság, az RSA Data Security Inc. Redwood City, Kalifornia, hogy az RSA számítógépes chipek. Adleman történt elnöke, Rivest az Igazgatóság elnöke és Shamir a kincstárnok. 1996-ban a vállalat adtak el 200 millió dollárt.

MIT feltéve Adleman egy intellektuálisan stimuláló légkört, hanem ő vágyódott Kaliforniába, ahol akar letelepedni és családot alapítani. Ennek megfelelően vette fel a munkát a University of Southern California Los Angeles (ahol jelenleg a Henri Salvatori Professor of Computer Science and Professor of Molecular Biology) 1980-ban. Három évvel később ismerkedett meg későbbi feleségével Lori Bruce egy kislemezt tánc. Szerelem volt első látásra, és a pár férjhez hat hét múlva.

Ugyanebben az évben, Adleman együtt RS Rumely és C Pomerance megjelent egy könyv leírja a "majdnem polinom idő" determinisztikus algoritmus problémájára megkülönböztető elsődleges összetett számokat is. Meg volt az első eredménye az elméleti számítógép-tudomány közzé kell tenni Annals of Mathematics (lásd).

Az évben is tanúi lehettünk fejlesztés mérföldkő a számítástechnikában. Fred Cohen, a végzős hallgatója USC, kinyújtotta új elképzelés tekintetében "olyan program, amely képes" megfertőzni "a többi program módosításával, hogy tartalmaz egy esetleg módosított változata is." Adleman, aki Cohen főnöke volt, azonnal győződve arról, hogy az ötlet fog dolgozni a pillanatban tanult róla. Ő javasolta a neve "vírus" a programot, hogy Cohen, aki végül megjelent az első vírus 1984-ben papír, a PhD disszertációját ugyanebben a témában 1986-ban.

Az egyik legfontosabb fordulópont Adleman életében jött korai 90-es, amikor rendezte lelkesedését felé az immunológia terén. Az egyik oka a növekvő érdeklődés volt, hogy megoldatlan problémák immunológia "volt az a fajta szépség matematikusok keres". Adleman hamarosan látta, hogy a tanulmány a fehérvérsejtek úgynevezett T-limfociták, amelyek folyamatosan csökken az AIDS betegek hagyja őket téve a halálos fertőzést. A T-sejtek alapvetően két típus - a CD4 és CD8. There are about 800 CD4 T-sejtek minden egyes köbméter milliméteres A vérplazma az egészséges és az újonnan fertőzött személy. Ez a szám azonban fokozatosan csökken során évtizedes lappangási idő az AIDS-szel kapcsolatban. Jellemzően, miután a CD4 sejtszám 200 alá csökken, az AIDS-fertőzések jellemző set in Azonban "elveszítik a T-sejt nem olyan, mint vesztes kar vagy a láb". Az emberi test, még akkor is, hogy egy HIV-fertőzött személy, lehet feltölteni a T-sejtszám azáltal, hogy újakat. Egészen rejtélyes, hogy miért CD4 T-sejt populáció csökkent a HIV-fertőzött betegeknél.

Adleman és mások azt javasolták, hogy a probléma feküdt a homeosztatikus mechanizmust, amely figyelemmel kíséri a T-sejtek szintjén - nem tesz különbséget a CD4 és CD8 sejtek. Így minden alkalommal, amikor észleli a T-sejtek elvesztése, a homeosztatikus mechanizmusa generál, mind a CD4 és CD8 sejtek visszaállítani a teljes T-sejt-száma. Azonban túl a CD8 sejtek hatékonyan csökkenti a termelését CD4 sejtek és ezért továbbra is támadja a HIV CD4, így csökkenti annak számít. Mint Adleman fogalmazott:

A homeosztatikus mechanizmus ... vak.

Adleman és David Wofsy a University of California, San Francisco le a vizsgálatot az a hipotézis február 1993 kérdését Lapja szerzett immunhiányos szindróma (JAIDS) (lásd). Sajnos, az AIDS-kutatás közösség válaszok Adleman elképzeléseit kevesebb volt, mint biztató. Rendíthetetlen, Adleman úgy döntött, hogy szerez egy mélyebb megértését, a biológiai a HIV annak érdekében, hogy egy meggyőző ügyvédet. Belépett a molekuláris biológia labor a USC és elkezdtem tanulni a módszereket a modern biológia irányítása alatt Nickolas Chelyapov (jelenleg vezető tudós Adleman saját laboratórium).

Ez volt az az időszak intenzív tanulás Adleman, akiknek saját korábbi véleményét a biológia volt jelentős átalakuláson megy keresztül. Elmondja, hogy miért:

Biológia most tanulmányozása DNS-ben tárolt információ - strings négy betű: A, T, G és C bázisok az adenin, timin, citozin és guanin - és az átalakulás ezen információk megy a cellába. Volt matematika itt!

Kezdte olvasó a klasszikus szöveg A molekuláris biológia a Gene, társszerzője ki James D. Watson (lásd) A Watson-Crick hírnevet. Adleman élénken meséli el, időben tanult leírását egy meglehetősen speciális enzim:

Késő este, miközben ágyban fekve olvasás Watson szöveget, azért jöttem, hogy egy leírás a DNS-polimeráz. Ez a király az enzimek - a gyártó az élet. Megfelelő körülmények miatt egyik vonulata a DNS, a DNS-polimeráz termel egy második "Watson-Crick" kiegészítő szál, amelyben minden C helyébe a G minden G egy C, minden egy olyan T és T minden egy A. . Például adott molekula a sorozatot CATGTC, a DNS-polimeráz fog készíteni egy új molekula a sorozatot GTACAG. A DNS-polimeráz lehetővé teszi, hogy reprodukálni, ami lehetővé teszi a sejtek szaporodni, és végső soron lehetővé teszi, hogy szaporodnak. A szigorú redukcionista, a replikáció a DNS-DNS-polimeráz is mi az élet lényege.

Így folytatja:

DNS-polimeráz van egy csodálatos kis nanomachine, egyetlen molekula, hogy a "komló"-ra a terület a DNS és csúszdák mentén, "olvasás" minden alap áthaladó, és "írás"-ra való kiegészítése egy új, növekvő DNS területre.

Ez volt Adleman a megvilágosodás pillanata:

Míg ott fekszik csodáló ez csodálatos enzim voltam meglepte a hasonlóság, hogy valamit le 1936-ban Alan Turing, a híres brit matematikus.

Sőt, Adleman arra gondolt a "Turing-gép".

Az egyik változat a gép állt egy pár felvételt és egy olyan mechanizmust, úgynevezett véges-szabályozás, ami mozgott mentén "input" kazetta adatok olvasása közben párhuzamosan haladt az "output" tape olvasás és írás egyéb adatokkal. A véges ellenőrzés volt, programozható, nagyon egyszerű utasításokat, és egy könnyen írni egy programot, amely olvasott szöveg az A, T, C és G a bemeneti szalagon és írja a Watson-Crick kiegészítő szöveg a kimeneti szalagra. A hasonlóságok a DNS-polimeráz aligha lehetett volna még nyilvánvaló.

Még inkább igaz volt:

De volt egy fontos információ, hogy történt ez a hasonlóság valóban szembeötlő: Turing számítógépes játék is kiderült, hogy az egyetemes - egyszerű, mint azt, hogy lehet programozni, hogy kiszámolja, hogy valami kiszámítható volt egyáltalán. (Ez a fogalom lényegében tartalmát a közismert "egyház 's értekezését".) Más szóval, azt lehetne a program Turing-gép előállításához Watson-Crick kiegészítő karakterláncok, számok tényező, sakkozni, és így tovább.

Adleman alig bírt ő izgalom:

Ez a felismerés okozott, hogy üljek fel az ágyban, és megjegyzést a feleségem, Lori, "Jajj, ezek a dolgok kiszámítására." Nem aludtam az egész éjszaka, megpróbálva kitalálni a módját, hogy DNS-t kap a problémák megoldásában.

Ő azonnal elhatározta, hogy egy DNS-számítógép hasonlít a Turing-gép egy enzim helyett véges ellenőrzés. Egy évtizeddel korábban, az IBM kutatói Charles H. Bennet és Rolf Landauer azt javasolta, alapvetően hasonló elképzeléseit (lásd), de ott volt a bizonytalanság arra vonatkozóan, hogy az enzimek, amelyek nem csak a termelt Watson-Crick kiegészíti, de voltak képesek elvégezni az egyéb matematikai feladatok is. Adleman azt akarta, hogy a DNS számítógépet végre valamit, legalább olyan érdekes, mint sakkozni. E célból kezdte tanulás a legfontosabb eszközök a kémia, mint a DNS-polimeráz, ligases, gél elektroforézis, DNS-szintézis stb Az a tény, hogy a kereskedelmi DNS-t, a személyre szabott, különleges követelmények, készen állt több volt, mint a hasznos célra.

Most már lehet írni egy DNS-szekvencia egy darab papír, küldje el a kereskedelmi létesítmény és szintézis néhány napon belül kap egy kémcsőbe, amely körülbelül a DNS-molekula, az összes (vagy atleast a legtöbb), amelyek már a leírt sorrendben. ... A molekulák szállítják száraz egy kis csövet, és úgy tűnik, mint egy kis, fehér, amorf csomó.

Elméletileg csak két dolgot kellett építeni a számítógép képes a számítástechnika semmit kiszámítható - a módszert, amellyel információt tárolják, és egyszerű műveletek, amelyek járt el rajta. DNS maga volt a raktár tájékoztatás (ez tartalmazza a "terv az élet"!), Míg a polimeráz enzimek, mint kellett volna való működéshez felhasznált ezt az információt. Adleman tudta, hogy ahhoz, hogy építsenek egy univerzális számítógép.

Másnap dolog, amit meg kellett tennem, hogy válasszon olyan probléma, amely a DNS-számítógép képes lesz megoldani. Adleman úgy határozott, hogy Hamilton-út probléma.

... adott egy gráf az irányított élek és a különleges csúcs kezdete és vége csúcs, az egyik azt mondja, van egy Hamilton-út akkor és csak akkor, ha van egy út, amely az elején kezdődik a vertex és végén fejeződik be vertex és amely áthalad minden fennmaradó csúcsa pontosan egyszer . A Hamilton-út probléma az, hogy döntsék el az adott rajz a meghatározott kezdete és vége csúcsa, hogy egy Hamilton-út létezik, vagy sem.

Bár a Hamilton-út probléma már alaposan tanulmányozták, hatékony algoritmussal megoldani, hogy még várat magára. Bebizonyosodott, korai 1970-es, hogy nem hatékony algoritmust a probléma egyáltalán lehetséges (bizonyítja, hogy még mindig nyitott probléma!). Valójában tartozik egy nagyobb csoportja ismert problémák, mint "NP-teljes" problémák. Vannak azonban olyan algoritmusokat, mint például a munka, amelyet követően azonban:

Adott egy irányított gráf G az n csúcsot, amelynek kezdete és vége vertex u vertex v,

  1. Létrehoz egy sor véletlenszerűen kiválasztott utak egész rajz.
  2. Távolítsa el az út, amely nem így kezdődik: u és az utolsó v.
  3. Távolítsa el az utat, hogy ne kerüljön be pontosan n csúcsot.
  4. Távolítsa el az utat, amely nem halad át minden csúcsának legalább egyszer.
  5. Ha a készletet nem üres, azaz "Igen", különben mondja: "Nem".


Bár nem olyan hatékony egy, ezt az algoritmust ad meglehetősen pontos eredményt szolgáltatott véletlenszerűen generált pályák vannak, és a kapott elegendő készlet elég nagy. Éppen ezt az algoritmust, amely Adleman használt az első DNS-számítás. Mert az ő Hamilton-út probléma, ő választotta ki a rendező a következő grafikon:


Ebben a rajz, a kezdő és a végső csúcsa a Hamilton-út van, illetve 0 és 6. Adleman azokat először egy véletlenszerűen kiválasztott DNS-szekvencia minden egyes vertex és él a grafikonon (a sorozat nevezik oligonukleotidok). DNS-szekvencia, mert minden megvan a Watson-Crick kiegészíti, minden csúcsának jár annak kiegészítéseként sorozatot. Miután a kódolások is létre lehet hozni, a kiegészítő DNS-szekvenciák a csúcsok és a szekvenciák az élek szintézise. A fennmaradó eljárások leginkább a Adleman magát:

Vettem egy csipet (kb. 10 14 molekula) az egyes különböző sorozatok és tegye őket egy közös kémcsőbe. Kezdeni a számításban, egyszerűen hozzáadott víz - plusz ligáz, a sót és néhány más összetevők, hogy közelítse a feltételeket belsejében egy cellába. Összesen csak körülbelül egy fiftieth egy teáskanál megoldást alkalmaztak. Belül körülbelül egy második, az volt a válasz a Hamilton-út probléma a kezemben.

Adleman kellett végrehajtani, majd egy meglehetősen unalmas kísérlet, amellyel meg kellett kigyomlál körülbelül 100 trillion molekulák, amelyek a nem kódolt Hamilton-utak. Az a tény, hogy ő hajtotta végre a fent leírt algoritmus azt jelentette, hogy a DNS-t még a kémcsőben miután minden megelőző intézkedést hajtottak végre kell feltétlenül kódolja a kívánt Hamilton-út. A végén, azt Adleman hét nappal a molekuláris biológia labor hajtani a világ első DNS-számítás.

Adleman jelentett ragyogó felfedezése a november 1994 issue of Science (lásd), és ő most joggal üdvözölték, mint az "apa DNS-számítás". Az egyik legizgalmasabb kortárs területeken tudományos kutatás, a molekuláris számítások volt tanúja néhány figyelemre méltó áttörést követő években Adleman-kísérlet. 1995-ben, Richard J. Lipton Princeton Egyetem javasolt (lásd) DNS-oldatot egy másik híres "NP-teljes" probléma - az úgynevezett "megelégedéssel" probléma (SAT). 2002-ben egy kutatócsoport élén Ehud Shapiro a Weizmann Institute of Science in Rehovet, Izraelben kidolgozott molekuláris számítástechnikai gép áll az enzimek és a DNS-molekulák, amelyek elvégzéséhez 330 trillion művelet egy másodperc alatt több mint 100.000-szer a sebesség a leggyorsabb PC . Hónapon belül, ugyanaz a csapat javított a saját korábbi modellre, amelyben a DNS-bemenet is, hogy a tüzelőanyag a gép (lásd). A Guinness Rekordok Könyve elismerte a számítógépet, mint "a legkisebb biológiai számítástechnikai eszköz" valaha épített.

Ezek a DNS számítástechnikai eszközök forradalmi hatással van a gyógyszer-és orvosbiológiai területen. A tudósok tervezik a jövő, ahol a kis DNS-számítógép képes lesz nyomon közérzetünket és engedje el a megfelelő gyógyszer javítja a sérült szöveteket. Shapiro says:

Önálló molekuláris biológiai számítógépeket is képes dolgozni, mint "orvosok egy cellába", működési belül élő sejtek és érzékelés anomáliák a fogadó ... Consulting programozott orvosi ismeretek, a számítógépek is reagál anomáliák a szintetizáló és felszabadító gyógyszerek.

David Hawksett, a tudomány bíró a Guinness World Records, találóan fogalmaz:

Ez egy olyan terület a kutatás, amely elhagyja a sci-fi író küzd, hogy lépést tartani.

Ez az "orvos-in-a-sejt" molekuláris elképzelések számítás csak egy a sok más is szigorúan szem előtt a tudósok, akik most a fáklyavivők az új "molekuláris tudomány", amely megpróbál mélyen behatolnak a rejtett titkait életet. Valóban figyelemre méltó, hogy a házasság a látszólag különböző még hasonlóan termékeny területeken a biológia és a matematika alkalmazása elősegítette egy ilyen vállalkozás. Nem kevésbé inspiráló, ebben a korban sokkal hevesebb specializáció, az a tény, hogy egy matematikus, ki kezdte az egészet. Talán majd egyszer talán megvéd Adleman jövőképe:

Az elmúlt fél évszázadban, a biológia és a számítástechnika fellendülőben van, és aligha lehet kétséges, hogy lesznek központi kérdéssé válik a tudományos és gazdasági fejlődés az új évezredben. De a biológia és a számítástechnika - élet és a számítások - kapcsolatban áll egymással. Bízom benne, hogy a felület nagy felfedezések várják azokat, akik igyekeznek őket.

Source:School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Scotland