Matematici

Časová osa Fotografie Peníze Razítka Sketch Hledat

Leonard Adleman

Datum narození:

Místo narození:

Datum úmrtí:

Místo úmrtí:

31 Dec 1945

San Francisco, California, USA

Prezentace
POZOR - Automatický překlad z anglické verze

Leonard Adleman 's otec byl spotřebič prodejce, jeho matka bankovní pokladník. Jako mladý chlapec roste v San Francisku, Adleman měl málo ambiciózní, což je daleko méně stává matematik. Dle jeho vlastní vstup, byl "neuvěřitelně naivní a nezralé". Nicméně to byla jeho vysoká škola učitelka angličtiny kteří se mu uvědomit si krásu myšlenek prostřednictvím čtení Hamlet. Bylo to na návrh tohoto učitel kteří měli otevřel oči "na skutečnost, že jednou by mohl vidět věci hlouběji, než je čistě povrchní," že Adleman aktivní studium na University of California v Berkeley. Stále váhají a nerozhodnuté, se poprvé prohlášeno za chemik (inspirován let Mr.Wizard dívat na televizi), pak lékař (inspiroval jeho Kappa Nu bratrství bratři) před řešení na matematiku dur.

Musel jsem pryč přes obrovské množství věcí, a nakonec jediná věc, která byla vlevo, kde bych mohl dostat ven v přiměřené době byla matematika.

Trvalo mu pět let, aby se konečně absolventů v roce 1968, kdy vzal práci jako počítačový programátor v Bank of Amerika. Brzy poté, co byl použit na zdravotnické škole, kde byl přijat, ale on změnil jeho mysl a nebyly přihlásit. On místo toho se rozhodl být fyzik a začal přičemž tříd na San Francisco State College a zároveň pracuje v bance. A znovu ztratil zájem.

Nenašel jsem rád dělal experimenty, jsem rád přemýšlet o věcech.

Adleman nakonec se vrátil do Berkeley k výkonu své doktorandské studium v oboru počítačových věd. On měl dva důvody, z nichž první se bude praktické:

Myslel jsem, že dostávám doktorát v oboru počítačových věd by alespoň další mé kariéry.

Druhá byla více romantická. Martin Gardner měl písemné článek o Gödel 's věta v Scientific American, který ohromen Adleman s jeho hluboké filozofické důsledky:

Myslel jsem, že 'Páni. To je hezké '. Tam bylo několik věcí, našel jsem čistý - černé díry, obecné relativity. Myslel jsem, že aspoň jednou v mém životě, chci, aby opravdu pochopit jeden z těchto hlubokých výsledků.

Adleman se rozhodli připojit absolvent školy a poď s pochopení Gödel 's veta na úrovni, nad rámec povrchní. Nicméně, zatímco v absolvent školy, něco se s ním stalo - on konečně pochopil pravou podstatu a přesvědčivé krásu matematiky. Zjistil, že to byla "... méně vztahující se k účetnictví, než je filosofie."

Lidé myslí na matematiku jako nějaké praktické umění, ... v okamžiku, kdy se stáváte matematik, je-li vám nějak vidět přes tento a podívejte se na krásu a sílu matematiky.

V roce 1976, Adleman dokončil svou práci "Počet teoretickými aspekty výpočetní složitosti", přijali jeho PhD, a okamžitě zajištěné zaměstnání jako asistent profesora matematiky na MIT. (Jeho otec mu doporučil, aby zůstali u Bank of Amerika, kde atleast měli dobrý plán odchodu do důchodu). Jedním z Adleman jeho kolegy na MIT byl Ronald Rivest kteří měli své kanceláři vedle. Rivest byl sevřel do článku v IEEE Transactions on teorie informace napsané Martin Hellman, počítačový vědec na Stanfordu, a jeho student Whitfield Diffie (viz). V ní měli popsaný nápad na nový typ šifrovacího systému. Bylo založeno na zavedení nových tajné "klíčů" - matematické vzorce pro kódování a unscrambling zpráv. Až do té doby každý, kdo je k dispozici šifrovací klíč by mohla také dešifrovat, že jednoduše zvrátit šifrování pokyny. Co Diffie Hellman a navržena byla poměrně revoluční - použijte jednu-pásmový funkce nebo matematické vzorce, které jsou snadno vypočítat v jednom směru, ale nemožné to v obráceném, pokud jeden věděl, jak byly konstruovány v první řadě. Šifrovací klíč by mohly být zveřejněny tak, aby kdokoliv mohl poslat zakódované zprávy. Ale jen někdo s aktuální výstavbě klíčové bude mít dešifrovací klíč a tak bude mít možnost jej dekódovat.

Rivest oznámil, že takový jeden-funkce způsobem by bylo zjištěno, které by vedly k vytvoření veřejného klíče cryptosystem. Myšlenka sama o sobě byla zjevně fungující, ale najít skutečně jedno-pásmový funkci zdálo obrovskou úlohu. Rivest měl stejně nadšených fanoušků v jedné z jeho kolegů - Adi Shamir. Adleman však byl nižší než nadšená - myslel myšlenka byla poměrně nepraktické a nehodný výkonu. Brzy však Rivest Shamir a byly vynalezli systémy kódování a Adleman dohodli na testu každého ze systémů, které se snaží zlomit to. Duo přišel až s 42 různými systémy kódování a pokaždé Adleman se podařilo zlomit to. Na 43 třetí pokus, a to na základě těžko factoringu problém, Adleman přiznal, že kód byl skutečně nerozbitný, protože z matematiky, a pravděpodobně by mohla trvat staletí na výpočet faktoru. Rivest zůstal vzhůru celou noc, příprava rukopisu popisující kód před jeho rukou ji Adleman. Měl seznam papíru autorů v abecedním pořadí - Adleman, Rivest, Shamir. Adleman demurred:

I řekl Ron, 'Vezmi si mé jméno z papíru. Je to vaše práce '.

Rivest, ale trval na tom, a nakonec nad ním.

Myslel jsem, 'No, to bude nejméně důležitý dokument jsem nikdy nebyl, ale za pár let budu muset tolik linek na můj duch se držby, ... Na druhé straně jsem si podstatnou částku na duševní práci lámání kódů 1 až 42. Takže rozumná věc udělat, je být třetí autor '.

Martin Gardner napsal o kódu, nyní nazývá RSA po osob, v jeho kolony (viz) a ještě k Adleman jeho údiv, své slávy a že na kód šíří rychle. A palbu dopisů a přelije v Národní bezpečnostní agentury (NSA), dosud jediné místo, kde šifrování byl zkoumán, vyjádřené obavy, že zveřejnění zdánlivě nerozbitný kódy jako RSA by mohly potenciálně ohrozit národní bezpečnost!

Rivest, Shamir a Adleman přiřazen patent na jejich kód na MIT a v roce 1983 vytvořila společnost, RSA Data Security Inc z Redwood City, Kalifornie, aby se RSA počítačových čipů. Adleman bylo provedeno prezidentem, Rivest předsedou představenstva a Shamir nad poklady. V roce 1996 byla společnost prodána za 200 milionů dolarů.

MIT předpokladu, Adleman s intelektuálně stimulující atmosféra, ale ten toužený pro Kalifornii, kde se chtěl usadit a mít rodinu. Proto vzal do práce na univerzitě v Jižní Kalifornii v Los Angeles (kde je v současnosti Henri Salvatori profesor počítačových věd a profesor molekulární biologie) v roce 1980. O tři roky později, když potkal svou budoucí ženu Lori Bruce na jednotlivé tance. Byla to láska na první pohled a pár oženil šest týdnů později.

Ve stejném roce, Adleman, spolu s RS Rumely a C Pomerance, zveřejnila dokument popisující a 'téměř polynomiálním čase' deterministický algoritmus pro problém odlišit prvočísel z kompozitních kolegové. Jednalo se o vůbec první výsledek v teoretické informatice, které mají být zveřejněny v Annals of matematiky (viz).

V roce také svědkem mezník ve vývoji výpočetní techniky. Fred Cohen, vysokoškolský student v USC, navrhne novou myšlenku, týkající se "program, který může 'infikovat' ostatních programů změnou je, aby zahrnovaly pokud možno upravená verze sama o sobě". Adleman, kteří se Cohen je vedoucí, byl okamžitě přesvědčen, že myšlenka by práci okamžiku se dozvěděl o tom. Ten navrhl název 'viru' pro program na Cohen kteří nakonec zveřejněny jeho první virus papíru v roce 1984 a své studium diplomovou prací na stejné téma v roce 1986.

Klíčovým mezníkem v Adleman život přišlo během prvních 90 let kdy byl ředitelem jeho nadšení k oblasti imunologie. Jedním z důvodů jeho rostoucí zájem o to, aby bylo nevyřešených problémů v imunologii ", kdyby druh krásy matematici hledat". Adleman byl brzy už se studiem bílých krvinek, T lymfocytů, jejichž nazývá trvale klesaly AIDS pacientů dovolené je citlivá na smrtelné infekce. T buňky jsou především na dva typy - CD4 a CD8. Existuje asi 800 CD4 T buněk v každé krychlový milimetr na krevní plazmě u zdravých a nově infikovaných osob. Toto číslo však odmítá postupně v průběhu desetiletí-dlouhá doba latence související s AIDS. Obvykle po CD4 buněk klesne pod 200, infekce AIDS nastavit vlastnost však palce, "ztrácí a T buněk není jako ztrácí ruku nebo nohu". Lidské tělo, i to, ze HIV-infikované osoby, mohou doplňovat T buněk tím, že vytvoříme nové. Bylo to docela tajemný, proč CD4 T-buněčné populace smrštěný u HIV-infikovaných pacientů.

Adleman a jiné navrhl, aby se problém ležel v homeostatický mechanismus, který sleduje limity na T buňky - to nerozlišuje mezi CD4 a CD8 buněk. Proto pokaždé, když zjistí ztrátu z T buněk, je homeostatický mechanismus, jak vznikají CD4 a CD8 buněk obnovit celkové T-buněk počítat. Avšak kromě toho na CD8 buňky účinně potlačuje produkci CD4 buněk a následně HIV stále útočit CD4, čímž se snižuje počet. Jak Adleman řečeno:

Na homeostatický mechanismus ... je slepý.

Adleman a David Wofsy z University of California v San Francisku popsány jejich zkouška z hypotézy, v únoru 1993 na téma věstníku Deficit syndromem získané imunodeficience (JAIDS) (viz). Bohužel, výzkum AIDS komunity reagovat na Adleman jeho myšlenky byly nižší než povzbudivé. Nezastrašený, Adleman rozhodla získat hlubší porozumění biologii na HIV, aby bylo více přesvědčivý zastánce. On vstoupil do laboratoře molekulární biologie v USC a začal se učit metody moderní biologii, pod vedením Nickolas Chelyapov (nyní hlavní vědec v Adleman vlastní laboratoři).

Bylo to období intenzivního učení na Adleman, jejichž vlastní dřívější názory na biologii procházelo významnou transformací. Vysvětluje proč:

Biologie byl hned studium informace uložené v DNA - struny na čtyři písmena: A, T, G a C pro základy adenin, tymin, guanin a cytosin - a na proměny, že informace prochází v buňce. Došlo matematiky zde!

Začal čtení klasických textových molekulární biologie genu, co-by autorem James D. Watson (viz) na Watson-Crick slávy. Adleman živě jsou jejich čas studoval popis spíše speciální enzym:

Pozdní jednoho večera, zatímco ležící v posteli Watson čtení textu, přišel jsem na popis na DNA polymerázu. To je král z enzymů - pořizovatele života. Za vhodných podmínek, vzhledem k tomu, část DNA, DNA polymerázu vyrábí druhý "Watson-Crick" doplňující oblast, ve které každý C je nahrazen G, každý G o C, každý A do T a každý T o A . Například dostala molekuly s pořadovým CATGTC, DNA polymerázu bude vyrábět nové molekuly s pořadovým GTACAG. Na DNA polymerázu umožňuje reprodukovat, což zase umožňuje, aby buňky rozmnožovat a nakonec vám umožňuje reprodukovat. Pro striktní redukcionista, je replikace DNA DNA polymerázu je to, co je o život.

Ten pokračuje:

DNA polymerázu je úžasný malý nanomachine, jediné molekule, že "chmel" na prameni DNA a diapozitivy po ní, "čtení" každou základní to přejde a "psát" její doplnění do nového, rostoucí část DNA.

Bylo Adleman v okamžiku zjevení:

Zatímco ležící tam obdivovat tento úžasný enzymu, byl jsem nad tím jeho podobnost s něčím je popsáno v roce 1936 by Alan Turing, slavný britský matematik.

Vskutku, Adleman si myslel o "Turingův stroj".

Jedna z verzí jeho stroj se skládal z dvojice pásky a mechanismus nazývá konečný kontroly, které přešlo po "vstupu" páska čtení dat, zatímco současně pohybující se po "výstupu" páska čtení a psaní dalších údajů. Konečných kontrola byla programovatelná s velmi jednoduchý návod, a jeden by mohl snadno napsat program, který by četl řetězec A, T, C a G o vstupní pásky a psát Watson-Crick komplementární řetězce na výstupní pásku. Podobnosti s DNA polymerázu jen sotva bylo zřejmé.

Ještě více byl pravdou:

Byla to však jednu důležitou informaci, že se tato podobnost opravdu zarážející: Turingův počítač měl na hračky se ukázal být univerzální - jednoduchý, jak to bylo, to by mohlo být naprogramovány pro výpočet cokoliv, co bylo vyčíslitelné vůbec. (Tento pojem je v podstatě jejich obsah, i-vědomí "církev 'je práce".) Jinými slovy, jeden by mohl naprogramovat Turingův stroj na výrobu Watson-Crick komplementární řetězce, čísla faktorem, hrát šachy a tak dále.

Adleman by těžko mohl obsahovat své vzrušení:

Tato realizace způsobenou mě sedět v posteli a poznámky k mé ženě, Lori, "Ježíši, to by mohla počítat." Nenašel jsem spát zbytek noci, se snaží zjistit způsob, jak získat DNA k řešení problémů.

Je snadno se rozhodli udělat DNA počítače, podobně jako Turingův stroj s enzymu, který nahrazuje konečných kontrol. Před deseti lety, IBM oznámila Charles H. Bennet a Rolf Landauer navrhl v podstatě podobné myšlenky (viz), ale tam byla nejistota, pokud jde o existenci enzymů, které nejsou vyráběny pouze Watson-Crick doplňuje, ale byli schopni vykonávat jiné matematické funkce, jako dobře. Adleman chtěl jeho DNA počítače provést něco přinejmenším stejně zajímavý jako hrát šachy. Za tímto účelem začal učení základních nástrojů, jako je chemie DNA polymerases, ligases, gelové elektroforézy, syntézu DNA atd. Skutečnost, že obchodní DNA, krejčí-učiněna zvláštní požadavky, byla snadno k dispozici bylo více než prospěšné pro jeho účel.

Nyní je možné napsat DNA sekvence na kus papíru, pošlete jej na obchodní syntéza zařízení a za několik dnů obdržíte zkumavky obsahující přibližně molekul DNA, všechny (nebo většinu atleast), z čehož mají popsané sekvence. ... Molekuly jsou dodávány v malé suché zkumavky a vystupovat jako malé, bílé, amorfní lump.

Teoreticky, jen dvě věci, byly nutné pro sestavení počítače schopné výpočetní nic vypočitatelný - způsob, kterým informace byly uloženy a jednoduché operace, která jednala na to. DNA sama o sobě byla skladiště pro informace (obsahuje 'připravujeme na život'!), Zatímco enzymy, jako polymerases byly použity k provozu na této informace. Adleman věděl, měl dost vybudovat univerzální počítač.

Hned další věc, co měl udělat, bylo vybrat problém, který jeho DNA počítače by byl schopen vyřešit. Adleman rozhodla o Hamiltonovská kružnice problému.

... uveden graf s hranami a režie určité začít vrchol a konec vrcholy, jeden říká, že je Hamiltonovská kružnice tehdy a jen tehdy, je-li cestu, která začíná na začátku Vertex, končí na konci vertexů a prochází každý zbývající vrchol právě jednou . Na Hamiltonovská kružnice Problém je, aby se rozhodli pro daný graf s rozepsanou začátku a konce vrcholů, zda je Hamiltonovská kružnice existuje nebo ne.

Ačkoli Hamiltonovská kružnice Problém byl rozsáhle studován, efektivní algoritmus jeho řešení je ještě počkat. Ukázalo se v průběhu prvních 1970 je, že žádný efektivní algoritmus pro tento problém je vůbec možné (prokázání, že je stále otevřený problém!). Ve skutečnosti, že patří do třídy větších problémů, známý jako "NP-úplné" problémy. Existují však i algoritmy, jako jsou tyto, které pracují přesto:

Vzhledem k cílenému graf G s n vrcholy, které mají začátek a konec vrcholy a vrcholy v,

  1. Generovat řadu náhodných cest v celém grafu.
  2. Odeberte všechny cestu, která nemá začínat a končit a v..
  3. Odeberte všechny cestu, která není přesně zadat n vrcholů.
  4. Odeberte všechny cestu, která není prochází každý vrchol alespoň jednou.
  5. Je-li nastavena, není-prázdný, říkají "ano", jinak říct "Ne".


I když není účinným jeden, tento algoritmus dává logicky správné výsledky za předpokladu, cesty jsou generovány náhodně dost a výsledné soubory jsou dost velké. Byl to právě tento algoritmus, který Adleman používané v jeho první DNA výpočty. Pro jeho Hamiltonovská kružnice problému, si vybral následující graf režie:


V tomto grafu, začátek a konec vrcholů pro Hamiltonovská kružnice jsou navzájem 0 a 6. Adleman první přidělí náhodné sekvence DNA, aby každý vrchol a hrany v grafu (sekvencích jsou známé jako oligonucleotides). Protože každá sekvence DNA má své Watson-Crick doplňovat, každý vrchol je spojen s jeho doplnění pořadí. Poté, co se kódování byly stanoveny v místě, je komplementární DNA sekvence pro vrcholů a sekvence na okrajích byly syntézou. Zbývající jsou osvědčené postupy popsané v Adleman sám:

Vzal jsem špetka (asi 10 14 molekul) na každé z různých sekvencí a zavést je do společného zkumavky. Chcete-li začít výpočtu, já prostě přidané vody - plus ligase, sůl a několik dalších složek s cílem sblížit podmínky uvnitř buněk. Celkem bylo pouze asi padesátin na lžičkou na řešení bylo použito. Do zhruba jednu sekundu, jsem měl odpovědět na Hamiltonovská kružnice Problém v mé ruce.

Adleman měl poté provést poměrně zdlouhavý experiment, kterým byl do odplevelit asi na 100 bilionů molekul, které zakódované non-hamiltonovských. Skutečnost, že se provedly algoritmus popsaný výše znamená, že jakékoli DNA zbývajících v zkumavky po každé předchozí kroky byly prováděny by nutně enkódovat požadovanou Hamiltonovská kružnice. Na závěr, dospěl Adleman sedm dní v molekulární biologii laboratoř provádět jako první na světě DNA výpočty.

Adleman hlášeny jeho geniální objev v listopadu 1994 na téma věda (viz) a ten je nyní oprávněně hovořilo jako 'otec DNA výpočty'. Jedním z nejvíce vzrušujících oborech v současném vědeckém výzkumu, molekulární výpočty zažila některé pozoruhodné zvrat v letech následujících Adleman je experiment. V roce 1995, Richard J. Lipton na Princetonské univerzitě navrhl (viz) DNA řešení další slavný 'NP-úplnost' problém - tak-zvané "spokojenost" problému (SAT). V roce 2002 výzkumný tým v čele s Ehudem Shapiro na Weizmann institut pro vědu v Rehovet, Izrael navržen molekulární výpočetní stroj složený z enzymů a DNA molekuly, která by mohla provést 330 biliónů operací za sekundu, více než 100000 krát rychlost nejrychlejší PC . Během několika měsíců, stejný tým zlepšil na své předchozí model s jedním, ve které DNA vstup je také zdrojem paliva pro stroje (viz). Guinessovy knihy rekordů uznaných počítači jako 'nejmenším biologickým počítačem zařízení' kdy vyrobena.

Taková DNA výpočetní zařízení mají revoluční důsledky v oblasti farmaceutického a biomedicínských oborech. Vědci předvídají budoucnost, kdy drobné DNA počítače by byl schopen sledovat naše i-pohody a uvolnění právo drog na opravu poškozených tkání. Říká Shapiro:

Autonomní bio-molekulární počítače mohou být schopen pracovat jako 'lékařům v cele', působících uvnitř živých buněk a detekce anomálií v hostitelské ... Poradenství je jejich lékařské znalosti, počítače by mohl reagovat na anomálie, které slučující a uvolňování léků.

David Hawksett, vědy soudce v Guinessově rekordů, staví ho příhodně:

To je oblast, na výzkumu, který opustí sci-fi spisovatelů snaží se držet krok.

Toto 'lékař-in-a-buňka' vize pro molekulární výpočty jsou pouze jedním z mnoha dalších jsou aktivně využívány vědci kteří jsou nyní torchbearers na nové 'molekulární vědy', který se pokouší proniknout hluboko do skrytých tajemství života. Je skutečně pozoruhodné, že manželství ze zdánlivě nesourodých zatím stejně produktivní oblasti biologie a matematiky má podporovat takového podniku. Neméně inspirující, v této věkové tvrdé specializace, je skutečnost, že to byl matematik kteří to všechno začalo. Možná někdy můžeme dávat Adleman vize:

V uplynulé polovině-století, biologie a výpočetní technika se blossomed, a tam může být jen málo pochybností, že by mohla být klíčem k naší vědecké a hospodářského pokroku v novém tisíciletí. Ale biologie a výpočetní technika - život a počítání - jsou ve spojení. Jsem přesvědčen, že na jejich rozhraní skvělé objevy čekají ty, kteří usilují o ně.

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