Molecular convolutional neural networks with DNA regulatory circuits

卷积神经网络 生物神经网络 DNA 计算生物学 电子线路 计算机科学 人工智能 神经科学 生物 遗传学 工程类 电气工程
作者
Hao Pei,Xiewei Xiong,Tong Zhu,Yun Zhu,Mengyao Cao,Jin Xiao,Li Li,Fei Wang,Chunhai Fan
出处
期刊:Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-926838/v1
摘要

Abstract Complex biomolecular circuits enable cells with intelligent behavior for survival before neural brains evolved. Synthesized DNA circuits in liquid phase developed as computational hardware can perform neural-network-like computation that harness the collective properties of complex biochemical systems, however the scaling up in complexity remains challenging to support more powerful computation. we present a systematic molecular implementation of the convolutional neural network (ConvNet) algorithm with synthetic DNA regulatory circuits based on a simple DNA switching gate architecture. We experimentally demonstrated that a DNA-based ConvNet based on shared-weight architecture of a 3×6 sized kernel can simultaneously implement parallel multiply-accumulate (MAC) operations for 144 bits inputs and recognize patterns up to 8 categories autonomously. Furthermore, it can connect with another DNA circuits to construct hierarchical networks, which can recognize patterns up to 32 categories with a two-step classification approach of performing coarse classification on language (Arabic numerals, Chinese oracles, English alphabets and Greek alphabets) and then classifying them into specific handwritten symbols. With a simple cyclic freeze/thaw approach, we can decrease computation time from hours to minutes. Our approach shows great promise in the realization of high computing power molecular computer with ability to classify complex and noisy information.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
外星猫完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
chips完成签到,获得积分10
1秒前
顾矜应助wlg采纳,获得10
2秒前
whuuuhu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
Kirito完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
天天快乐应助chenzhi采纳,获得10
4秒前
Wait发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
cistronic发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
卓念梦完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
笨笨三颜发布了新的文献求助10
7秒前
Chem完成签到,获得积分10
7秒前
whywhy发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
晚秋完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
自由大碗发布了新的文献求助10
8秒前
小蘑菇应助Sissi采纳,获得20
8秒前
科研小兵完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
wasai完成签到 ,获得积分10
9秒前
爆米花应助2滴水采纳,获得10
9秒前
9秒前
hb完成签到,获得积分10
9秒前
大阿宁发布了新的文献求助10
9秒前
婉转发布了新的文献求助10
10秒前
木易完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI6.2应助Leon采纳,获得30
10秒前
大美女发布了新的文献求助10
11秒前
LYU发布了新的文献求助10
12秒前
解niu完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7292231
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8911221
关于积分的说明 18864022
捐赠科研通 6959430
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209585
关于科研通互助平台的介绍 2379096
邀请新用户注册赠送积分活动 2185401