Performance limits and trade-offs in entropy-driven biochemical computers

اکنون پذیرفته شده است که شبکه های واکنش بیوشیمیایی می توانند محاسبات انجام دهند. مثالها عبارتند از خواندن اثبات جنبشی، تنظیم ژن ها یا شبکه های سیگنالینگ. برای بسیاری از این سیستم ها متوجه شدیم که عملکرد محاسباتی آنها با کاهش بین هزینه سوخت و ساز، سرعت و دقت محاسبات محدود می شود. به منظور دستیابی به ریشه های این ترکیبات، ما به عنوان یک مدل محاسبات بیوشیمیایی از رایانه های مبتنی بر آنتروپی استفاده می کنیم. با استفاده از ابزارهای ترمودینامیکی اتفاقی، ما نشان می دهیم که محاسبات اتخاذ شده با انتروپی محدوده ای بین دقت و هزینه متابولیسم وجود دارد، اما در عین حال، از لحاظ زمانی هم کم نیست. زمانی که به حساب می آید که نتیجه محاسبات باید اندازه گیری شود تا بتوان آن را شناخت، زمانی که در معرض دید قرار می گیرد، ظاهر می شود. ما استدلال می کنیم که این فرآیند اندازه گیری، گرچه معمولا نادیده گرفته می شود، یکی از مهمترین عوامل هزینه محاسبات بیوشیمیایی است.