http://www.physorg.com/news192128818.html
May 3, 2010
(PhysOrg.com) -- 大自然與軟體工程在創造控制系統時面臨類似的設計挑戰。一項耶魯研究發現，其所採用的不同解決方法幫忙解釋為何活生物體的「故障」比電腦少。
此耶魯團隊透過分析大腸桿菌與 Linux 作業系統當中的控制網路，藉此比較生物體與電腦作業系統的「演進」。
他們在 5/3 的 PNAS 線上版報告他們的發現。
"「基因組為活生物體的作業系統」是一種普通譬喻。我們想要看看，類比是否實際上能承受住，" Mark Gerstein 說，Albert L. Williams 生醫資訊教授；分子生物物理與生物化學暨電腦科學教授；本論文的資深作者。
大腸桿菌與 Linux 網路都以階層（hierarchies）方式安排，不過「在如何達成運作效益」上，他們卻有一些顯著差異。細菌中的分子網路被安排成金字塔形，僅有有限數量的主控基因（master regulatory genes）在頂層， 控制著廣泛的特化功能（specialized functions）基礎。這些特化功能獨立作用。
對照之下，Linux 作業系統被組織的更像是一個倒金字塔形，有許多不同頂層常式（routines）控制少數幾個位於網路底層的一般功能（generic functions，譯註：不是泛型函數）。Gerstein 表示，這種組織之所以出現是因為軟體工程師為了節省金錢與時間，傾向從現有常式建構而非從頭開始。
"不過那也意味著作業系統更易受「故障」傷害，因為甚至對一般常式的簡單更新都非常具有破壞性，" Gerstein 說。為了補償，這些一般性元件得要被設計者不斷微調。
"作業系統猶如城市街道 -- 工程師傾向聚焦在流量很大的區域，" Gerstein 表示。"我們辦到這個，是因為我們能聰明地設計這些改變。"
然而，他提到，若類比被擴展到一個像大腸桿菌那樣的生物體，情況就不一樣了：在沒有微調的情況下，透過隨機突變，對於如此重要之分子道路的擾亂將會是致命的。那就是為何大腸桿菌負擔不起一般性元件，並保留一種具高度特化模組的組織之故，Gerstein 表示，並補充在經過數十億黏的演化後，這樣一種組織經證明十分強健，使生物體免受隨機的有害突變傷害。
※ 相關報導：
＊ Comparing genomes to computer operating systems in terms of the topology and evolution of their regulatory control networks
http://www.pnas.org/content/107/20/9186.abstract
Koon-Kiu Yana, Gang Fanga, Nitin Bhardwaja,＊ 理解行為模式：為何鳥群會行動一致
Roger P. Alexandera, and Mark Gersteinb
PNAS May 18, 2010 vol. 107 no. 20 9186-9191
doi: 10.1073/pnas.0914771107
＊ 靈感來自生物的電腦網路會自我組織與學習
＊ 貓腦：朝電子等同物邁進
＊ 組織化的渾沌讓機器人繼續發展
＊ 運算「機率」的電腦晶片
＊ 細胞內的蛋白質運送由簡單規則所主宰
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科學家打造人腦 十年可成
中央社 2011.05.18
歐洲9位最優秀科學家準備在10年內打造電腦模式的人腦。他們聲稱，若計畫成功，可能有助於巴金森氏症的治療，也有助於製造智慧型機器人和超級電腦，讓目前既有的同類產品相形見絀。
參與這項「人腦計畫」（Human Brain Project）的研究團隊正在向歐洲聯盟（EU）爭取10億英鎊的補助金。這支小組是由瑞士洛桑聯邦理工學院（EcolePolytech Federale in Lausanne）的神經科學家馬克蘭（Henry Markram）號召成立，正聚集在瑞士和德國進行研究。
據英國「每日郵報」（Daily Mail）報導，這支研究團隊可能無可避免會被媒體冠上「科學怪人小組」（Team Frankenstein）的綽號。在科幻小說「科學怪人」（Frankenstein）中，瘋狂科學家佛蘭肯斯坦（Victor Frankenstein）以人工方式賦予屍體生命，造出所謂的科學怪人。
馬克蘭接受德國新聞週刊「明鏡」（Spiegel）訪問時說：「這是人類的3大挑戰之一。我們必須了解地球、太空與大腦。我們需要了解人之所以為人的原因。」
這支團隊的科學家和研究人員相信，若能取得資金，他們將可在12年內仿製出大腦這個人體最重要器官。
不過馬克蘭說：「打造人腦並非不可能。只要10年，我們就能辦到。」「這項研究一旦成功，每年將幫助20億大腦出現某種受損的人。」
這項計畫如果成功，應用範圍極為龐大，例如製藥公司可在電腦模型上測試新藥，直接略過人體測試，大幅縮短測試階段。
德國科隆（Cologne）附近的尤利希研究中心（Julich Research Center）內的超級電腦，會在這項研究中扮演重大角色。馬克蘭說，這項研究涉及「如海嘯般龐大的資料」。
另外，美國耶魯大學（Yale University）和土耳其數個研究機構合作，找到負責人類大腦獨特發展的單一基因LAGMC3。
人類的記憶和複雜思考能力，都是透過大腦皮質的縐褶波紋輔助，而大腦皮質特性的發展，就是由LAGMC3控制。只有腦容量較大哺乳動物的大腦有縐褶，人類最為顯著。
研究人員發現1位土耳其患者的大腦缺乏人類特有的盤繞縐褶現象，結果發現是該病患的LAGMC3基因出現極小變異，因而出現缺乏縐褶現象的突變。
研究人員表示，這顯示這個基因在人類大腦發展中所扮演的重大角色，讓科學家可以進一步揭開大腦皮質的謎團。
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