Communication publiée dans un ouvrage (Colloques, congrès, conférences scientifiques et actes)
Learning Two-input Linear and Nonlinear Analog Functions with a Simple Chemical System
BANDA, Peter; Teuscher, Christof
2014In Ibarra, Oscar H.; Kari, Lila; Kopecki, Steffen (Eds.) Unconventional Computing and Natural Computing Conference
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Mots-clés :
chemical perceptron; analog perceptron; supervised learning; chemical computing; RNMSE; linear function; quadratic function
Résumé :
[en] The current biochemical information processing systems behave in a pre-determined manner because all features are defined during the design phase. To make such unconventional computing systems reusable and programmable for biomedical applications, adaptation, learning, and self-modification based on external stimuli would be highly desirable. However, so far, it has been too challenging to implement these in wet chemistries. In this paper we extend the chemical perceptron, a model previously proposed by the authors, to function as an analog instead of a binary system. The new analog asymmetric signal perceptron learns through feedback and supports Michaelis-Menten kinetics. The results show that our perceptron is able to learn linear and nonlinear (quadratic) functions of two inputs. To the best of our knowledge, it is the first simulated chemical system capable of doing so. The small number of species and reactions and their simplicity allows for a mapping to an actual wet implementation using DNA-strand displacement or deoxyribozymes. Our results are an important step toward actual biochemical systems that can learn and adapt.
Disciplines :
Sciences informatiques
Chimie
Auteur, co-auteur :
BANDA, Peter ;  Portland State University > Department of Computer Science
Teuscher, Christof
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Learning Two-input Linear and Nonlinear Analog Functions with a Simple Chemical System
Date de publication/diffusion :
2014
Nom de la manifestation :
The 13th International Conference on Unconventional Computation and Natural Computation
Lieu de la manifestation :
London, Canada
Date de la manifestation :
from 14-07-2014 to 18-07-2014
Manifestation à portée :
International
Titre de l'ouvrage principal :
Unconventional Computing and Natural Computing Conference
Editeur scientifique :
Ibarra, Oscar H.
Kari, Lila
Kopecki, Steffen
Maison d'édition :
Springer International Publishing, Suisse
ISBN/EAN :
978-3-319-08122-9
Collection et n° de collection :
Lecture Notes in Computer Science, 8553
Pagination :
14-26
Peer reviewed :
Peer reviewed
Focus Area :
Computational Sciences
Disponible sur ORBilu :
depuis le 17 mars 2016

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