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Computing with bacterial constituents, cells and populations: from bioputing to bactoputing

Authors :
Armelle Cabin
Pascal Ballet
Jürgen Jost
Jean-Nicolas Audinot
Jacqueline Signorini
Jean-Louis Giavitto
Eric Fanchon
Yohann Grondin
Abdallah Zemirline
Patrick Greussay
Nicolas Glade
Patrick Amar
Guillaume Beslon
Pasquale Stano
Alain R. Thierry
Gilles Bernot
Vic Norris
Eshel Ben-Jacob
James A. Foster
Olivier Michel
François Képès
Franck Molina
Guillaume Hutzler
Assemblages moléculaires : modélisation et imagerie SIMS (AMMIS)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Informatique des Systèmes Complexes (LISYC)
École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)
Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)
Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Algorithms and Models for Integrative Biology (AMIB )
Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX)
École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Département Science et Analyse des Matériaux - SAM (Belvaux, Luxembourg)
Centre de Recherche Public - Gabriel Lippmann (LUXEMBOURG)
Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC)
Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)
Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Brest (UBO)
School of Physics and Astronomy [Tel Aviv]
Tel Aviv University [Tel Aviv]
Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia-Antipolis (I3S) / Equipe BIOINFO
Modèles Discrets pour les Systèmes Complexes (Laboratoire I3S - MDSC)
Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS)
Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biologie Computationnelle et Mathématique (TIMC-IMAG-BCM)
Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525 (TIMC-IMAG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM)
Synchronous Realtime Processing and Programming of Music Signals (MuTant)
Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM)-Inria Paris-Rocquencourt
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AGeing and IMagery (AGIM)
Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Informatique Avancée de Saint-Denis (LIASD)
Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)
Department of Physics and Astronomy [Leicester]
University of Leicester
Department of Biological Sciences [Idaho]
University of Idaho [Moscow, USA]
Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes (IBISC)
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)
Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences (MPI-MiS)
Max-Planck-Gesellschaft
Santa Fe Institute
Génopole [Evry]
Laboratoire d'Algorithmique Complexité et Logique (LACL)
Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
Sysdiag-Modélisation et Ingénierie des Systèmes Complexes Biologiques pour le Diagnostic (SysDiag )
BIO-RAD-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Enrico Fermi - Dipartimento di Fisica
University of Pisa - Università di Pisa
Normandie Université (NU)
École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)
Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
Inria Paris-Rocquencourt
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)
CentraleSupélec-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Laboratoire de Recherche en Informatique (LRI)
CentraleSupélec-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France
School of Physics and Astronomy [Tel Aviv] (TAU)
Raymond and Beverly Sackler Faculty of Exact Sciences [Tel Aviv] (TAU)
Tel Aviv University (TAU)-Tel Aviv University (TAU)
Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-IMAG-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-IMAG-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IRCAM-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-École pratique des hautes études (EPHE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, 2011, 130 (3), pp.211-228. ⟨10.1007/s12064-010-0118-4⟩, Theory in Biosciences, Theory in Biosciences, 2011, Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, Springer Verlag, 2011, 130 (3), pp.211-228. ⟨10.1007/s12064-010-0118-4⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

International audience; The relevance of biological materials and processes to computing-alias bioputing-has been explored for decades. These materials include DNA, RNA and proteins, while the processes include transcription, translation, signal transduction and regulation. Recently, the use of bacteria themselves as living computers has been explored but this use generally falls within the classical paradigm of computing. Computer scientists, however, have a variety of problems to which they seek solutions, while microbiologists are having new insights into the problems bacteria are solving and how they are solving them. Here, we envisage that bacteria might be used for new sorts of computing. These could be based on the capacity of bacteria to grow, move and adapt to a myriad different fickle environments both as individuals and as populations of bacteria plus bacteriophage. New principles might be based on the way that bacteria explore phenotype space via hyperstructure dynamics and the fundamental nature of the cell cycle. This computing might even extend to developing a high level language appropriate to using populations of bacteria and bacteriophage. Here, we offer a speculative tour of what we term bactoputing, namely the use of the natural behaviour of bacteria for calculating.

Details

Language :
English
ISSN :
14317613 and 16117530
Database :
OpenAIRE
Journal :
Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, 2011, 130 (3), pp.211-228. ⟨10.1007/s12064-010-0118-4⟩, Theory in Biosciences, Theory in Biosciences, 2011, Theorie in den Biowissenschaften / Theory in Biosciences, Springer Verlag, 2011, 130 (3), pp.211-228. ⟨10.1007/s12064-010-0118-4⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8e39e6faf204392e6e62ecdd7248558d
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s12064-010-0118-4⟩