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バイオインフォマティックな生活

生物情報学専攻の都内の大学生が日々の体験を書きます

「計算」で考える人間とコンピュータ

こんにちは! だいすけです。

本日は、「人間とコンピュータ」について計算という観点から書きたいと思います。

人間とコンピュータはしばしば類比的に語られます。それは計算という言葉で二つがきれいに結びつくからなんです。そこに面白さを感じて頂けたら幸いです。

 

みなさん、「コンピュータって何ですか?」と聞かれたらなんと答えるでしょうか?「計算する機械のこと」「ある入力に対して演算を行って対応した出力をするマシン」など、いろいろな答えがあると思います。

 

キーワードは「計算」です。なぜなら、computeは「計算する」という意味だからです。それでは、「計算」とはなんでしょうか?

 

計算とは、あらゆる情報処理を内包する概念です。

例えば、横断歩道を渡るとき。あなたは車が左右から来ていないことを目で確認し、足を踏み出します。これは、車が来るか否かという視覚情報を頭の中で処理して行動する計算行為です。つまり、判断は計算なのです。

 

人によっては、数式の計算を想像される方がいるかもしれません。しかし、計算とは本来このように様々な情報処理を指す言葉です。

 

コンピュータは計算の道具で、面白い特徴があります。それは、どんな複雑な計算をするコンピュータでも、分解すれば単純な動作をする素子の集まりであることです。単純な素子とは、例えば5V以上の電圧が入力されると1を出力し、5V未満の入力だと0を出力するような機械のことです。(豆電球みたいなものだと思ってください)

 

1つの素子では、とても計算をしているとは言い難いですよね。計算というよりは、条件反射のようなものでしょうか。しかし、これが多数集まると、シミュレーションや音声認識など複雑な情報処理が可能になります。

 

実は、人間もこのコンピュータにあたる単純な素子をもっています。神経細胞です。この神経細胞も、入力の電気刺激量がある一定の数字を超えると発火し電気信号を隣の細胞に伝えますが、超えなければ何もしないという単純な動作しかしません。

 

しかし、例えば脳みそでは約1000億もの神経細胞がつまっており、それらが互いに情報をやりとりすることで、何かを見て、聴いて、感じて、行動に移すという人間らしいことができるのです。

 

このように、人間とコンピュータは共通してみられる計算システムを持っています!それが、よく人間とコンピュータが類比的に語られる理由です。

 

しかし、相違点も当然あります。それは、例えば人間は計算にたんぱく質でできた神経細胞を使っていますが、コンピュータは計算にシリコンと銅でできた電気回路を使っていることです。これは、用いるハードウェアの違いといえるでしょう。また、計算様式も人間とコンピュータでは異なっています。

 

また、意識があるかないかという違いでしょうか?人間には意識があり、コンピュータにはないでしょうか?これらは大変面白い問題なので、別の機会に書きたいと思います。

自己紹介と生物情報学のロマン

こんにちは! だいすけです。

私は生物情報学専攻してます、都内に住んでる大学生です。

このブログでは、生物情報学を学んでいて生物について「すげー!」とか「感動した」など思ったことを中心に日々の出来事を書いていきたいと思います。

 

生物情報学ってなんだ??と思いますよね、簡単に説明したいと思います。

 

生物情報学は生命をシステムとしてとらえて、生命の仕組みを情報学の観点から明らかにすることを目指した学問です。

 

かみ砕いていうと、生命を機械として考えてその機械の動作原理をコンピュータを使って学んでそれを通して何やらとらえどころのない生命を理解をしようってことですね!

 

生命という機械の本質的な動作原理を学ぶのに、コンピュータは必要不可欠です。例えば・・・

 

DNAという言葉を耳にしたことがあるでしょうか?(球団ではありませんよ笑)

 

DNAは、生物の設計図です。生物は、DNAの情報を基にして身体を作ります。

 

DNAの存在が知られたのは1950年代(ワトソンさんとクリックさんの偉業)ですが、当然生物の設計図について知りたいというモチベーションが昔からあったわけです。

 

ただ、DNAの塩基配列(私たちの細胞の中にしまってある小さなひもの上に書いてあるATCGという4種類の文字の並び)は人間の場合30億個ほどです。30億もの文字の並びから何か知りたいとなったら、人間の手では時間がかかって仕方ありませんね。

 

そんなとき、コンピュータの圧倒的な数字に対してもめげずに高速に作業する力が威力を発揮します。プログラムさえ書いてしまえば、あとはコンピュータにお任せです。これにより、私たちは膨大な数のDNAの配列を相手にできるわけです。

 

このように、コンピュータの力で生命の謎を解き明かそうとするのが生物情報学なのです。なにやらとらえどころがないなと思った方いるかもしれません。ただ、とてもロマンがある面白い学問なんですよ!

 

 

例えば、人それぞれのDNAに基づいた医療診断システムの開発。薬には副作用がともなう場合があることは知っているでしょう。むしろ、副作用があるものがほとんどなんですよ!

 

それは、人ひとりにあった適切な処方がお医者さんにできていないからなんです。人の設計図であるDNAに基づいて診断ができて、適切な薬の種類や量を処方することができれば、副作用を最小限に抑えることが可能です。

 

このように、個々の人の特徴を踏まえて治療を施すことを、オーダーメード治療といいます。まだこのような画期的なシステムはコスト面、技術面の問題から開発されていませんが、将来的には必ず可能になるでしょう。

 

こんなことを考えながら、生物情報学について学んでいます。僕の夢は、未来の医療にDNAレベルでのオーダメード治療を実現することと、人間の脳の仕組みを完全に理解することです!

なんだか壮大に思われるかもしれませんが、学生なので笑って許してください笑

 

それではよろしくお願いします!!