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Leonard Adleman

Fecha del nacimiento:

Lugar del nacimiento:

Fecha de la muerte:

Lugar de la muerte:

31 Dec 1945

San Francisco, California, USA

Presentación Wikipedia
ATENCIÓN - traducción automática de la versión inglesa

Leonard Adleman 's padre era vendedor de un aparato, su madre, un cajero de banco. Como un niño que crece en San Francisco, Adleman había poca ambición, mucho menos de convertirse en un matemático. Por su propia admisión, fue "increíblemente ingenuo e inmaduro". Sin embargo, fue su profesor de Inglés de secundaria que le hizo darse cuenta de la belleza de las ideas a través de una lectura de Hamlet. Fue por sugerencia de este maestro que ha abierto los ojos "sobre el hecho de que uno podría ver las cosas más profundamente que la puramente superficial" que Adleman matriculados en la Universidad de California en Berkeley. Todavía indecisos y vacilantes, primero declaró que un químico (inspirado por los años de Mr.Wizard viendo en la televisión) y, a continuación, un médico (inspirado por su fraternidad Kappa Nu hermanos) antes de establecerse en una gran matemática.

Yo había pasado por un millón cosas y, por último, lo único que se quedó donde podría salir en un plazo razonable, se las matemáticas.

Le tomó cinco años para finalmente graduarse en 1968, cuando tomó un empleo como programador de computadoras en el Banco de América. Poco después, solicitó a la escuela de medicina, donde fue aceptado, pero cambió de idea y no inscribirse. Él decidió ser un lugar físico y comenzó a tomar clases en el State College de San Francisco mientras trabajaba en el banco. Una vez más ha perdido interés.

No me gusta hacer experimentos, me gustaba pensar en las cosas.

Adleman finalmente regresó a Berkeley para seguir un doctorado en ciencias de la computación. Tenía dos motivos: el primero es la práctica:

Pensé que tener un doctorado en informática por lo menos avanzar en mi carrera.

La segunda era más romántica. Martin Gardner había escrito un artículo sobre Godel 's teorema en Scientific American que Adleman abrumado con sus profundas implicaciones filosóficas:

Pensé "Wow. Esto es tan puro. " Hubo varias cosas que encontré aseado - agujero negro, la relatividad general. Pensé que por una vez en mi vida, quiero entender realmente uno de estos resultados profunda.

Adleman decidió unirse a la escuela de postgrado y salir con la comprensión de Godel 's teorema a un nivel más allá de la superficial. Sin embargo, mientras que en la escuela de postgrado, algo que ocurrió a él - de que él finalmente comprendió la verdadera naturaleza y belleza de las matemáticas convincente. Descubrió que era "... menos relacionadas con la contabilidad de lo que es a la filosofía."

La gente piensa de la matemática como una especie de práctica del arte, ... el punto que cuando usted se convierte en un matemático es el lugar donde se vea de alguna manera a través de este y ver la belleza y el poder de las matemáticas.

En 1976, completó su tesis Adleman "Número Aspectos teórico computacional de complejidades", recibió su doctorado, e inmediatamente consiguió un trabajo como asistente de profesor de matemáticas en el MIT. (Su padre le aconsejó quedarse con el Banco de América, donde al menos tenían un buen plan de jubilación). Uno de los colegas de Adleman en el MIT fue Ronald Rivest, que tenía su oficina de al lado. Rivest había sido atrapada por un artículo en The IEEE Transactions on Teoría de la Información escrita por Martin Hellman, un equipo científico de Stanford, y su estudiante Whitfield Diffie (véase). En ella, se ha descrito una idea para un nuevo tipo de sistema de cifrado. Se basa en la introducción de nuevas secreto "claves" - fórmulas matemáticas para descifrar mensajes y unscrambling. Up until then, anyone in possession of an encrypting key could also decrypt by simply reversing the encryption instructions. ¿Qué propuesta de Diffie y Hellman fue bastante revolucionario - la utilización de una vía funciones o fórmulas matemáticas que son fáciles de calcular, pero en una dirección imposible de hacer en el reverso a menos que uno sabía que se construyeron en el primer lugar. La clave de cifrado podría ser hecho público para que cualquier persona puede enviar un mensaje codificado. Pero sólo alguien con la construcción real de la clave tendrá la clave de descifrado y, por tanto, ser capaces de decodificarlo.

Rivest anunció que esa función en una sola dirección se encuentra lo que llevaría a la creación de un sistema de cifrado de clave pública. La idea en sí es manifiestamente viable, pero la búsqueda de una verdadera función de un modo parece una tarea formidable. Rivest había igualmente un entusiasta defensor de uno de sus colegas - Adi Shamir. Adleman sin embargo fue inferior a emocionado - pensaba la idea era muy poco práctico y no eran dignos de seguir. Pronto sin embargo, Rivest Shamir y se inventar sistemas de codificación y Adleman de acuerdo para poner a prueba cada uno de los sistemas para tratar de romperla. El dúo surgió con 42 diferentes sistemas de codificación y cada vez Adleman fue capaz de romperla. En el 43 º intento, basado en un difícil problema de la factorización, Adleman confesó que el código es realmente irrompible porque participan de la matemática y presumiblemente podría tener siglos de cálculo del factor. Rivest permaneció toda la noche, la preparación del manuscrito que describe el código antes de que él entregó a Adleman. Había que figuran los autores del artículo en orden alfabético - Adleman, Rivest, Shamir. Adleman objetaron:

Le dije a Ron, "Toma mi nombre fuera del papel. Es su trabajo ».

Rivest, pero insistió y finalmente prevaleció sobre él.

Yo pensé: 'Bueno, va a ser el menos importante el papel que he sido, pero en pocos años tendrá tantas líneas en mi vida para obtener la tenencia, ... por otro lado, hice hacer una cantidad sustancial de trabajo intelectual romper los códigos 1 a 42. Por lo tanto, razonable que hay que hacer es ser el tercer autor.

Martin Gardner escribió sobre el código, que ahora se llama RSA, después de las personas implicadas, en su columna (ver) y mucho que Adleman del asombro, su fama y de que el código se propagó rápidamente. Un aluvión de cartas y vierte en la Agencia de Seguridad Nacional (NSA), que hasta ahora el único lugar donde se estudió el cifrado, expresó el temor de que la publicación de códigos aparentemente inquebrantable como RSA podría poner en peligro la seguridad nacional!

Rivest, Shamir y Adleman asignó la patente de su código para el MIT y en 1983 formó una empresa, RSA Data Security Inc., de Redwood City, California, para hacer chips de ordenador RSA. Se hizo presidente Adleman, Rivest presidente de la junta y el tesorero Shamir. En 1996, la empresa se vendió por 200 millones de dólares.

MIT Adleman siempre con un ambiente intelectualmente estimulante pero él anhelaba para California, donde quería establecerse y tener una familia. En consecuencia, tomó un empleo en la Universidad del Sur de California en Los Angeles (donde es actualmente el profesor Henri Salvatori de Ciencias de la Computación y profesor de Biología Molecular) en 1980. Tres años más tarde, conoció a su futura esposa Lori Bruce individuales en una danza. Fue amor a primera vista y la pareja se casó seis semanas más tarde.

En ese mismo año, Adleman, junto con RS Rumely y C Pomerance, publicó un documento que describe un "tiempo polinómico casi 'algoritmo determinista para el problema de distinguir los números primos de los compuestos. Fue el primer resultado en la informática teórica que se publicarán en los Anales de Matemáticas (ver).

El año también fue testigo de un hito de desarrollo en ciencias de la computación. Fred Cohen, estudiante de la USC, presentó una nueva idea de "un programa que puede 'infectar' otros programas modificándolos para incluir una versión modificada, posiblemente, de por sí". Adleman, que fue supervisor de Cohen, fue inmediatamente convencido de que la idea de trabajar el momento se enteró acerca de ella. Propuso el nombre de "virus" para el programa de Cohen, que finalmente publicó su primer documento de virus en 1984 y su tesis doctoral sobre el mismo tema en 1986.

Un punto de inflexión en la vida del vino Adleman durante los primeros años 90 cuando dirigió su entusiasmo hacia el campo de la inmunología. Una de las razones de su creciente interés en lo que fue sin resolver los problemas de la inmunología "tenía el tipo de belleza matemáticos buscar". Adleman pronto se preocupa del estudio de los glóbulos blancos llamados linfocitos T, cuya constante disminución en pacientes con SIDA dejar vulnerables a las infecciones letales. Los linfocitos T son principalmente de dos tipos - CD4 y CD8. Hay alrededor de 800 células T CD4 en cada milímetro cúbico de plasma sanguíneo en personas sanas y recién las personas infectadas. Este número sin embargo, disminuye gradualmente durante la década de duración, período de latencia asociado con el SIDA. Normalmente, después de recuento de células CD4 cae por debajo de 200, característica de las infecciones de SIDA conjunto pulgadas Sin embargo, "la pérdida de una célula T no es como perder un brazo o una pierna". El cuerpo humano, incluso el de una persona infectada por el VIH, puede reponer las células T, haciendo otros nuevos. Es bastante misterioso por qué las células T CD4 población se redujo en pacientes infectados por VIH.

Adleman y otros sugirieron que el problema radica en el mecanismo homeostático que controla los niveles de células T - no distingue entre las células CD4 y CD8. Por lo tanto cada vez que detecta la pérdida de células T, el mecanismo homeostático genera dos células CD4 y CD8 para restablecer el total de las células T-count. Sin embargo, la adición de células CD8 suprime efectivamente la producción de células CD4 y, por consiguiente, el VIH sigue atacando CD4, por lo tanto, la reducción de su cuenta. Adleman como dice lo siguiente:

El mecanismo homeostático ... es ciego.

Adleman y David Wofsy de la Universidad de California en San Francisco describió su prueba de la hipótesis de febrero 1993 en la cuestión de la Revista de Síndromes de Inmunodeficiencia Adquirida (JAIDS) (véase). Lamentablemente, la investigación sobre el SIDA de la comunidad respuestas a las ideas de Adleman menos de alentador. Sin, Adleman decidió adquirir una comprensión más profunda de la biología del VIH con el fin de ser más persuasivo defensor. Él entró en el laboratorio de biología molecular en la USC y comenzó a aprender los métodos de la biología moderna, bajo la dirección de Nickolas Chelyapov (ahora científico jefe en el propio laboratorio Adleman).

Fue un período intenso de aprendizaje para Adleman cuyos anteriores puntos de vista sobre la biología está atravesando una importante transformación. Explica por qué:

La biología es ahora el estudio de la información almacenada en el ADN - cadenas de cuatro letras: A, T, G y C de las bases adenina, timina, guanina y citosina - y de las transformaciones que sufre la información en la celda. Hubo matemáticas aquí!

Comenzó la lectura del texto clásico de la biología molecular de los genes, co-autor de por James D. Watson (véase) de Watson-Crick fama. Adleman relata vívidamente el momento en que estudió la descripción de un lugar especial de enzimas:

Finales de una noche, mientras que en la cama Watson lectura del texto, he llegado a una descripción de la DNA polimerasa. Este es el rey de las enzimas - el fabricante de la vida. En condiciones adecuadas, habida cuenta de una cadena de ADN, ADN polimerasa produce una segunda "de Watson-Crick" capítulo complementario, en la que cada C se sustituye por una G, G por cada uno C, cada una por un T y T por cada una un . Por ejemplo, una molécula con la secuencia CATGTC, el ADN polimerasa producirá una nueva molécula con la secuencia GTACAG. La polimerasa de ADN permite la reproducción, que a su vez permite a las células para reproducirse y, en definitiva, le permite reproducirse. De un estricto reduccionista, la replicación de ADN polimerasa de ADN es lo que la vida se trata.

Continúa:

DNA polimerasa es un poco sorprendente nanomachine, una sola molécula que "lúpulo" en una cadena de ADN y se desliza a lo largo de ella, "lectura" de cada base de pases y que "por escrito" su complemento en un nuevo capítulo cada vez mayor del ADN.

Se Adleman del momento de la epifanía:

Mientras yacían allí admirar este asombroso enzima, me ha sorprendido por su similitud con algo descrito en 1936 por Alan Turing, el célebre matemático británico.

De hecho, Adleman estaba pensando acerca de la "máquina de Turing".

Una versión de su máquina consistía en un par de cintas y un mecanismo de control llamado finito, que se trasladó a lo largo de la "entrada" de lectura de cintas de datos al mismo tiempo que se desplazan a lo largo de la "salida" de cinta de lectura y escritura de otros datos. El control programable finito con instrucciones muy sencillas y fácilmente se podría escribir un programa que lea una cadena de A, T, C y G, en la cinta de entrada y escriba el de Watson-Crick cadena complementaria sobre la cinta de salida. Las similitudes con el ADN polimerasa difícilmente podría haber sido más evidente.

Aún más cierto:

But there was one important piece of information that made this similarity truly striking: Turing's toy computer had turned out to be universal - simple as it was, it could be programmed to compute anything that was computable at all. (Este concepto es esencialmente el contenido de la conocida "Iglesia 's tesis"). En otras palabras, se podría programar una máquina de Turing para producir de Watson-Crick complementarias cuerdas, factor de números, jugar al ajedrez y así sucesivamente.

Adleman podría contener su emoción:

Este ejercicio me a sentarse en la cama y comentario a mi esposa, Lori, "Dios, estas cosas pueden calcular". No dormir el resto de la noche, tratando de averiguar una forma de obtener el ADN para resolver problemas.

Él decidió hacer fácilmente una computadora de ADN similar a una máquina de Turing con una sustitución de la enzima de control finito. Una década antes, los investigadores de IBM y Charles H. Bennet Rolf Landauer había sugerido ideas similares en esencia (véase), pero había incertidumbre en cuanto a la existencia de enzimas que no sólo producen un complemento de Watson-Crick, pero fueron capaces de realizar otras funciones matemáticas también. Adleman quería su computadora de ADN para realizar algo por lo menos tan interesante como jugar ajedrez. Con este fin, comenzó el aprendizaje de las herramientas esenciales de la química como ADN polimerasas, ligasas, electroforesis en gel, la síntesis del ADN etc comercial El hecho de que el ADN, hecho a medida para necesidades específicas, está fácilmente disponible era más que útil para su propósito.

Ahora es posible escribir una secuencia de ADN en un pedazo de papel, enviarlo a una síntesis de las instalaciones comerciales y en pocos días recibirá un tubo de ensayo que contienen moléculas de ADN, aproximadamente, todos (o al menos la mayoría) de los cuales han descrito la secuencia. ... Las moléculas se entregan en seco en un tubo pequeño y aparecen como un pequeño, blanco, masa amorfa.

En teoría, sólo se necesitan dos cosas para construir una computadora capaz de calcular nada computables - un método mediante el cual se almacena la información y las operaciones simples, que actuaba en él. ADN fue un almacén de información (que contiene el "proyecto de vida"!), Mientras que las enzimas polimerasas como había sido utilizada para operar en esta información. Adleman sabía que había suficiente para construir un ordenador universal.

La siguiente cosa que había que hacer era seleccionar a un problema que su computadora de ADN podría resolver. Adleman decidió la ruta hamiltoniana problema.

... un gráfico con los bordes y dirigido un vértice de inicio y fin de vértices, uno dice que hay un camino hamiltoniana si y sólo si hay un camino que se inicia en el vértice de inicio, termina en el vértice final y pasa por cada vértice exactamente una vez restantes . La Ruta de hamiltoniana problema es decidir para cualquier gráfico con inicio y final especificados vértices si una ruta hamiltoniana existe o no.

Aunque el problema de Sendero hamiltoniana se ha estudiado extensamente, un algoritmo eficiente para resolverlo es a emerger. Se ha demostrado durante la primera década de 1970 que ningún algoritmo eficiente para el problema es en absoluto posible (demostrando que sigue siendo un problema abierto!). De hecho, pertenece a una clase más amplia de los problemas conocidos como "NP-completo" problemas. Sin embargo, existen algoritmos como los siguientes, no obstante, que el trabajo:

Dado un gráfico dirigido G con n vértices, tras iniciar y finalizar u vértice vértice v,

  1. Generar un conjunto aleatorio de caminos en todo el gráfico.
  2. Eliminar cualquier camino que no empieza con U y termina con v.
  3. Eliminar cualquier camino que no entra exactamente n vértices.
  4. Eliminar cualquier camino que no pasa por cada vértice al menos una vez.
  5. Si el conjunto no es vacío, diga "Sí", de lo contrario, decir "No".


Aunque no es una forma eficiente, este algoritmo da resultados correctos razonablemente caminos siempre son generados al azar y la consiguiente suficiente conjuntos son lo suficientemente grandes. Fue precisamente este algoritmo que utiliza Adleman en su primer cálculo de ADN. Por su camino hamiltoniana problema, él escogió el siguiente gráfico dirigido:


En este gráfico, el inicio y el final de los vértices hamiltoniana camino son, respectivamente, 0 y 6. Adleman se asignen por primera vez una secuencia de ADN al azar a cada vértice y el borde en el gráfico (las secuencias son conocidas como oligonucleótidos). Porque cada uno tiene su secuencia de ADN de Watson-Crick complemento, cada vértice se asocia con su complemento secuencia. Una vez que la codificación se fijaron en su lugar, las secuencias de ADN complementarias de los vértices y las secuencias de los bordes fueron sintetizados. El resto de los procedimientos se describen mejor Adleman por sí mismo:

Me tomó un poco (alrededor de 10 14 moléculas) de cada una de las diferentes secuencias y ponerlas en un tubo de ensayo. Para empezar el cálculo, simplemente añade agua - más ligasa, la sal y otros ingredientes a la aproximación de las condiciones dentro de una celda. En total, sólo alrededor de una quincuagésima de una cucharadita de la solución se utilizó. Dentro de aproximadamente un segundo, tuve la respuesta a la ruta hamiltoniana Problema en mi mano.

Adleman entonces tuvo que realizar un experimento bastante aburrido por las que tuvo que eliminar alrededor de 100 billones de moléculas que no codificado hamiltoniana caminos. El hecho de que se implementó el algoritmo descrito anteriormente significa que cualquier resto de ADN en el tubo de ensayo después de todos los pasos anteriores se llevaron a cabo deben necesariamente codificar el hamiltoniana camino. Al final, Adleman tuvo siete días en el laboratorio de biología molecular para realizar el primer cálculo de ADN.

Adleman informó de su brillante descubrimiento de noviembre 1994 en la cuestión de la Ciencia (ver) y ahora está con razón, aclamado como el "padre de la computación de ADN». Uno de los más emocionantes campos en la investigación científica contemporánea, computación molecular, ha sido testigo de algunos avances notables en los años siguientes el experimento de Adleman. En 1995, Richard J. Lipton propuesto en la Universidad de Princeton (véase) una solución de ADN a otro famoso 'NP-completo' problema - la llamada "satisfacción" problema (SAT). En 2002, un equipo de investigación dirigido por Ehud Shapiro, en el Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovet, Israel ideó una máquina de computación molecular compuesta de enzimas y moléculas de ADN que podría realizar 330 billones de operaciones por segundo, más de 100.000 veces la velocidad del PC más rápido . En cuestión de meses, el mismo equipo en la mejora de su modelo anterior, con un ADN en la que la entrada es también la fuente de combustible para la máquina (véase). El Libro Guiness de los Récords el ordenador reconoce como "el más pequeño dispositivo biológico" jamás construida.

Tales dispositivos informáticos de ADN han implicaciones revolucionarias en la industria farmacéutica y biomédica campos. Los científicos prevén un futuro en el que los ordenadores de ADN pequeña sería capaz de controlar nuestro bienestar y la liberación de drogas el derecho a la reparación de tejidos dañados. Shapiro dice:

Autónoma biomoleculares computadoras pueden ser capaces de trabajar como médicos en una celda ", que operaba desde el interior de células vivas y detección de anomalías en el país de acogida ... Consultar a sus conocimientos médicos programados, los ordenadores podrían responder a las anomalías de la síntesis y liberación de las drogas.

David Hawksett, juez de la ciencia en el Guinness World Records, dice acertadamente:

Esta es un área de investigación que deja la ciencia ficción escritores luchan por mantenerse a flote.

Este "doctor en una celda de la visión molecular de cálculo es sólo uno de muchos otros que se enérgicamente por los científicos que ahora son la torchbearers de la nueva ciencia molecular" que los intentos de penetrar profundamente en los misterios ocultos de la vida. De hecho, es notable que el matrimonio de la aparentemente dispares pero igualmente fértiles campos de la biología y las matemáticas ha fomentado esta empresa. No menos de inspiración, en esta época de fuerte especialización, es el hecho de que se trata de un matemático que empezó todo. Tal vez algún día podamos reivindicar la visión de Adleman:

En el último medio siglo, la biología y la informática han florecido, y no hay duda de que será fundamental para nuestro progreso científico y económico en el nuevo milenio. Pero la biología y la informática - la vida y la computación - están relacionados. Estoy seguro de que su interfaz a la espera de los grandes descubrimientos que buscan ellos.

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