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Erschienen in:

2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Supervised Learning in an Adaptive DNA Strand Displacement Circuit

verfasst von : Matthew R. Lakin, Darko Stefanovic

Erschienen in: DNA Computing and Molecular Programming

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

The development of DNA circuits capable of adaptive behavior is a key goal in DNA computing, as such systems would have potential applications in long-term monitoring and control of biological and chemical systems. In this paper, we present a framework for adaptive DNA circuits using buffered strand displacement gates, and demonstrate that this framework can implement supervised learning of linear functions. This work highlights the potential of buffered strand displacement as a powerful architecture for implementing adaptive molecular systems.

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Morens, D.M., Fauci, A.S.: Emerging infectious diseases: threats to human health and global stability. PLOS Pathog. 9(7), e1003467 (2013)CrossRef

Zhang, D.Y., Seelig, G.: Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions. Nat. Chem. 3(2), 103–113 (2011)CrossRef

Qian, L., Winfree, E.: A simple DNA gate motif for synthesizing large-scale circuits. J. R. Soc. Interface 8(62), 1281–1297 (2011)CrossRef

Qian, L., Winfree, E., Bruck, J.: Neural network computation with DNA strand displacement cascades. Nature 475, 368–372 (2011)CrossRef

Lakin, M.R., Minnich, A., Lane, T., Stefanovic, D.: Design of a biochemical circuit motif for learning linear functions. J. R. Soc. Interface 11(101), 20140902 (2014)CrossRef

Banda, P., Teuscher, C., Lakin, M.R.: Online learning in a chemical perceptron. Artif. Life 19(2), 195–219 (2013)CrossRef

Banda, P., Teuscher, C., Stefanovic, D.: Training an asymmetric signal perceptron through reinforcement in an artificial chemistry. J. R. Soc. Interface 11, 20131100 (2014)CrossRef

Soloveichik, D., Seelig, G., Winfree, E.: DNA as a universal substrate for chemical kinetics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107(12), 5393–5398 (2010)CrossRef

Cardelli, L.: Strand algebras for DNA computing. Nat. Comput. 10(1), 407–428 (2010)MathSciNetCrossRef

10.

Lakin, M.R., Youssef, S., Cardelli, L., Phillips, A.: Abstractions for DNA circuit design. J. R. Soc. Interface 9(68), 470–486 (2012)CrossRef

11.

Genot, A.J., Zhang, D.Y., Bath, J., Turberfield, A.J.: Remote toehold: a mechanism for flexible control of DNA hybridization kinetics. J. Am. Chem. Soc. 133, 2177–2182 (2011)CrossRef

12.

Zhang, D.Y., Turberfield, A.J., Yurke, B., Winfree, E.: Engineering entropy-driven reactions and networks catalyzed by DNA. Science 318, 1121–1125 (2007)CrossRef

13.

Qian, L., Winfree, E.: Scaling up digital circuit computation with DNA strand displacement cascades. Science 332, 1196–1201 (2011)CrossRef

14.

Zhang, D.Y., Seelig, G.: DNA-based fixed gain amplifiers and linear classifier circuits. In: Sakakibara, Y., Mi, Y. (eds.) DNA 16 2010. LNCS, vol. 6518, pp. 176–186. Springer, Heidelberg (2011) CrossRef

15.

Oishi, K., Klavins, E.: Biomolecular implementation of linear I/O systems. IET Syst. Biol. 5(4), 252–260 (2011)CrossRef

16.

Yordanov, B., Kim, J., Petersen, R.L., Shudy, A., Kulkarni, V.V., Phillips, A.: Computational design of nucleic acid feedback control circuits. ACS Synth. Biol. 3(8), 600–616 (2014)CrossRef

17.

Duda, R.O., Hart, P.E., Stork, D.G.: Pattern Classification, 2nd edn. Wiley, New York (2001)

18.

Lakin, M.R., Youssef, S., Polo, F., Emmott, S., Phillips, A.: Visual DSD: a design and analysis tool for DNA strand displacement systems. Bioinformatics 27(22), 3211–3213 (2011)CrossRef

19.

Minsky, M., Papert, S.: Perceptrons: an introduction to computational geometry, 2nd edn. MIT Press, Cambridge (1972)

Titel: Supervised Learning in an Adaptive DNA Strand Displacement Circuit
verfasst von: Matthew R. Lakin
Darko Stefanovic
Verlag: Springer International Publishing
Buch: DNA Computing and Molecular Programming
Print ISBN: 978-3-319-21998-1

Electronic ISBN: 978-3-319-21999-8

Copyright-Jahr: 2015
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-21999-8_10

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Abstract

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