CALM/arwiki huggingface dataset:
في كتاب نهاية التاريخ والإنسان الأخير، أورد فرانسيس فوكوياما الاختلافات على المستوى النظري بين الليبرالية والديمقراطية. ترتبط الديمقراطية والليبرالية ارتباطاً وثيقاً ببعضهما البعض ولكنها مفاهيم مختلفة في الوقت ذاته. يعرف فوكوياما الليبرالية السياسية بأنها سيادة قانون تضمن حقوقاً أو حريات فردية محددة للمواطنين من التحكم الحكومي. ماهية هذه الحقوق والحريات أمر خاضع لتعريفات متعددة، واستشهد فرانسيس باللورد جيمس برايس الذي حدد ثلاث حقوق رئيسية:
الديمقراطية في المقابل، هي الحق العام لمشاركة المواطنين في الحياة السياسية. حق مشاركة المواطنين في السلطة السياسية هو مبدأ ليبرالي أصولي، ولهذا السبب كانت الليبرالية على إتصال وثيق بالديمقراطية تاريخياً. يستعمل فوكوياما تعريفاً أساسياً للديمقراطية لمعرفة ما إذا كان النظام السياسي في بلد ما ديمقراطي من عدمه، فالنظام ديمقراطي إذا ما سُمح لجميع المواطنين البالغين باختيار حكوماتهم في انتخابات دورية على أساس التعدد الحزبي والاقتراع السري. هذا التعريف الأساسي أو الرسمي لماهية الديمقراطية قد لا يضمن دائماً حقوقاً متساوية في المشاركة، وقد يكون عرضة للتلاعب من النخب وبالتالي ربما لا يعكس المصلحة الحقيقية للشعب. ولكن الابتعاد عنه، يقول فرانسيس، يفتح الأبواب أمام انتهاكات لا حدود لها من أعداء الديمقراطية مثلما فعل فلاديمير لينين، الذي برر دكتاتورية الحزب الواحد بانشاء "ديمقراطية حقيقية باسم الشعب". فهذا التعريف وبرغم أوجه قصوره، يوفر ضمانة مؤسسية فعالة ضد الدكتاتورية.
نظرياً، يمكن فصل الديمقراطية عن الليبرالية. إذ بامكان مجتمع ما أن يكون ليبرالياً دون ديمقراطية كما كان حال المملكة المتحدة في القرن الثامن عشر. الثورة المجيدة التي أسقطت الملك جيمس الثاني، خرجت بوثيقة حقوق أعطت البروتستانت حق حمل الأسلحة للدفاع عن أنفسهم وفق القانون، وألغت العقوبات القاسية والغير طبيعية، وضمنت حرية التعبير ورفع العرائض للملك دون خوف من محاسبة، وتحديد صلاحياته ومنعه من إلغاء أو تنفيذ قانون دون العودة إلى البرلمان، من بين قائمة طويلة. كلها إجراءات ساهمت في انتقال بريطانيا لتصبح ملكية دستورية ودولة ديمقراطية لاحقاً. ولكن حق المشاركة في البرلمان كان محصوراً على فئة صغيرة جداً لم تتجاوز 3% من السكان، لذلك يقال بأن بريطانيا كانت ليبرالية وليست ديمقراطية حينها.
بامكان المجتمع أن يكون ديمقراطيا دون ليبرالية وهي حالة جمهورية إيران الإسلامية، حيث يشارك المواطنون في انتخابات دورية تجعلها تظهر بمظهر ديمقراطي بمعايير العالم الثالث، وهي أكثر ديمقراطية من نظام الشاه على أي حال. ولكن إيران ليست ليبرالية لأنها لا تضمن حريات التعبير، التجمع، والدين. يقول فوكوياما أن الحقوق الأساسية للمواطن الإيراني ليست محمية بسيادة القانون. ديمقراطية إيران اقتراعية، وهي في صميمها دولة سلطوية تدار من دائرة صغيرة من رجال الدين وجنرالات الجيش، ولكنها ديمقراطية حسب التعريف الأساسي البسيط.
اقتصادياً، الليبرالية هي الاعتراف بحُرِّيَّة النشاط والتبادل الاقتصادي القائم على الملكية الخاصة والأسواق. هذا التعريف الواسع لليبرالية الاقتصادية عُرْضَةٌ لتفسيرات متعددة، حيث تعريفها في الولايات المتحدة وبريطانيا خلال حقبة رونالد ريغان ومارغريت ثاتشر، يختلف عن تعريفها في الدول الاسكندنافية، وهي دول ديمقراطية اشتراكية. جميعُ هذه الدول رأسمالية وتتضمن قطاعاً عاماً مهماً، وهو ما يطرح السؤال عن الطريقة المناسبة لمعرفة حجم القطاع العام في بلد ما ليعفيها من التصنيف الليبرالي. يقول فرانسيس أنه من الأفضل دراسة مبادئ الدولة المعنية من ريادة الأعمال والملكية الخاصة بدلاً من حساب نسبة القطاع العام. الدول التي تحمي هذه الحقوق الاقتصادية، يمكن اعتبارها ليبرالية. والدول التي تعارضها وتفضل مبادئ مثل العدالة الاقتصادية تعفى من التصنيف.
تعود الديمقراطية الليبرالية في الأصل– وفي الاسم -إلى القرن الثامن عشر الأوروبي، المعروف أيضًا باسم عصر التنوير. في ذلك الوقت، كانت الغالبية العظمى من الدول الأوروبية ذات نظام ملكي، مع تحكّم العاهل (حاكم الدولة) أو الطبقة الأرستقراطية بالسلطة سياسية. لم تؤخَذ إمكانية اعتماد الديمقراطية كنظرية سياسية بشكل جدّي منذ العصور القديمة الكلاسيكية وكان الاعتقاد السائد هو أن الديمقراطيات ستكون بطبيعتها غير مستقرة وفوضوية في سياساتها بسبب تغير أهواء الناس. اعتُقد كذلك أن الديمقراطية تتعارض مع الطبيعة البشرية، إذ نُظِر إلى البشر على أنهم شريرون بطبيعتهم وعنيفون ويحتاجون إلى زعيم قوي لكبح جماح نزعاتهم التدميرية. رأى العديد من الملوك الأوروبيين أن شرعية سلطتهم مستمدة من أمر الله وأن التشكيك في حقهم في الحكم كان بمثابة ازدراء للدين.
واجهت هذه الآراء التقليدية في البداية تحديًا من قبل مجموعة صغيرة نسبيًا من المفكرين التنويريين، الذين اعتقدوا أن العلاقات الإنسانية ينبغي أن تُدار بالمنطق وبمبادئ الحرية والمساواة. تحججوا بأن جميع الناس خُلِقوا متساوين وبالتالي لا يمكن تبرير السلطة السياسية على أساس «الدم النبيل»، أو علاقة مميزة مفترضة بالله أو أي خاصية أخرى يُزعَم أنها تجعل شخصًا واحدًا متفوقًا على الآخرين. وناقشوا كذلك فكرة أنّ الحكومات موجودة بهدف خدمة الناس -وليس العكس -وأنّ القوانين يجب أن تنطبق على أولئك الذين يحكمون وعلى المحكومين على حدٍّ سواء (مفهوم يعرف باسم سيادة القانون).
بدأ التعبير عن بعض هذه الأفكار في إنجلترا في القرن السابع عشر. ساهم تجدّد الاهتمام بالوثيقة العظمى، بالإضافة إلى إقرار عريضة الحق في 1628 وقانون المثول أمام القضاء في 1679 في منح شيء من الحرية في بعض القضايا. تشكلت فكرة وجود الحزب السياسي من خلال النقاشات بين مجموعات معينة بما يتعلق بالحق في التمثيل السياسي خلال مناظرات بوتني لعام 1647. صدرت وثيقة الحقوق في عام 1689، بعد الحرب الأهلية الإنجليزية (1642-1651) والثورة المجيدة في 1688، والتي صنّفت بعض الحقوق والحريات. حدّدت الوثيقة متطلبات إجراء انتخابات منتظمة، وقواعد لحرية التعبير في البرلمان، وتقييد السلطة الملكية، ما يضمن، على عكس معظم أوروبا في ذلك الوقت، عدم سيادة الملكية المطلقة. أدى ذلك إلى تغيير اجتماعي كبير في بريطانيا بما يتعلق بمكانة الأفراد في المجتمع وتزايد قوة البرلمان أمام القوة الملكية.
بحلول أواخر القرن الثامن عشر، نشر كبار الفلاسفة في تلك الفترة أعمالًا امتدت حول القارة الأوروبية وخارجها. ألهمت هذه الأفكار والمعتقدات الثورة الأمريكية والثورة الفرنسية، إذ انبثقت على إثرها أيديولوجية الليبرالية وأنشأت أشكال الحكومات التي حاولت تطبيق مبادئ فلاسفة التنوير على أرض الواقع. لم تكن أيّ من هذه الأشكال الحكومية ما يمكن أن نسميه بشكل دقيق بالديمقراطية الليبرالية التي نعرفها اليوم (تمثلت أهم الاختلافات باقتصار الحق في التصويت على أقلية من السكان وبقاء العبودية مؤسسة قانونية) وعلى الرغم من استمرار التجربة الفرنسية لفترة قصيرة الأمد، لكنّها مثّلت النماذج الأولية التي نمت الديمقراطية الليبرالية منها في وقت لاحق. نظرًا لتسمية مؤيدي هذه الأشكال من الحكم بالليبراليين، أصبحت الحكومات نفسها تُعرف بالديمقراطيات الليبرالية. [بحاجة لمصدر]
نُظِر إلى الليبراليين مع تأسيس أول الديمقراطيات الليبرالية النموذجية، على أنهم مجموعة متطرفة وخطيرة إلى حد ما تهدد السلام والاستقرار الدوليين. اعتبر الملكيون المحافظون الذين عارضوا الليبرالية والديمقراطية أنفسهم مدافعين عن القيم التقليدية والنظام الطبيعي للأشياء، بُرِّر انتقادهم للديمقراطية عندما سيطر نابليون بونابرت على الجمهورية الفرنسية الحديثة العهد، إذ أعاد تنظيمها لتصبح الإمبراطورية الفرنسية الأولى وشرع في غزو معظم أوروبا. هُزِم نابليون في نهاية المطاف وشُكِّل التحالف المقدس في أوروبا لمنع أي انتشار إضافي لليبرالية أو الديمقراطية. ومع ذلك، سرعان ما انتشرت قيم الديمقراطية الليبرالية على نطاق واسع بين عامة الشعب، وهذا ما أجبر الملكية التقليدية خلال القرن التاسع عشر على اتخاذ موقف دفاعي وانسحابي متواصل. أصبحت دومينيونس الإمبراطورية البريطانية حقولًا لتجارب الديمقراطية الليبرالية منذ منتصف القرن التاسع عشر وما بعده. ظهرت الحكومة المستقلة في كندا في أربعينيات القرن التاسع عشر، وأنشِئت في أستراليا ونيوزيلندا حكومة برلمانية منتخبة عن طريق الاقتراع من الذكور، بالإضافة إلى استخدام الاقتراع السري في خمسينيات القرن التاسع عشر، وإعطاء المرأة حقها في التصويت في التسعينيات من القرن التاسع عشر.
ساعدت الإصلاحات والثورات في توجيه معظم الدول الأوروبية نحو الديمقراطية الليبرالية. تحولت الليبرالية من كونها رأيًا هامشيًّا وانضمت إلى التيار السياسي الرئيسي. في الوقت نفسه، ظهرت عدّة أيديولوجيات غير ليبرالية وأخذت مفهوم الديمقراطية الليبرالية وقولبته بشكل خاص بها. تغيّر المشهد السياسي: هُمشَت الملكية التقليدية أكثر فأكثر وأصبحت الديمقراطية الليبرالية بالمقابل تيارًا رئيسيّا. بحلول نهاية القرن التاسع عشر، لم تعد الديمقراطية الليبرالية مجرد فكرة «ليبرالية»، بل فكرة مدعومة من العديد من الأيديولوجيات المختلفة. بعد الحرب العالمية الأولى، وخاصة بعد الحرب العالمية الثانية، هيمنت الديمقراطية الليبرالية بين مختلف نظريات الحكومة وحصلت حينها على تأييد الغالبية العظمى من الأطياف السياسية. [بحاجة لمصدر]
على الرغم من طرح الليبراليين التنويريين للديمقراطية الليبرالية في الأصل، كانت العلاقة بين الديمقراطية والليبرالية مثيرة للجدل منذ البداية، واعتُبرت في القرن العشرين مشكلة يجب حلها. في كتابه «الحرية والمساواة في دولة ديمقراطية ليبرالية»، افترض جاسبر دومين ضرورة وجود الحرية والمساواة لتحقيق الديمقراطية الليبرالية. يعرف معهد فريدم هاوس للأبحاث الديمقراطية الليبرالية اليوم بأنها ديمقراطية انتخابية تحمي الحريات المدنية.
في الممارسة العملية، توجد قيود للديمقراطيات فيما يتعلق ببعض الحريات. هناك العديد من القيود القانونية مثل حقوق النشر والقوانين المناهضة للتشهير. قد توجد بعض القيود على الخطابات المناهضة للديمقراطية، وعلى محاولات تقويض حقوق الإنسان، وعلى تعزيز الإرهاب أو تبريره. طُبّقَت مثل هذه القيود على الشيوعيين خلال الحرب الباردة في الولايات المتحدة أكثر منها في أوروبا. والآن تُطبّق بشكل أكثر شيوعًا على المنظمات التي يُنظر إليها على أنها تروج للإرهاب الفعلي أو التحريض على الكراهية الجماعية. ومن الأمثلة على ذلك تشريعات مكافحة الإرهاب، وإغلاق البث الفضائي لحزب الله وبعض القوانين ضد خطابات الكراهية. يزعم النقاد وجود مبالغة في هذه القيود وبالتالي قد لا تكون الإجراءات القضائية عادلة ونزيهة. يُعتَبر المبرر الشائع لهذه القيود هو النظر لها كضرورة لضمان تحقيق الديمقراطية، أو وجود الحريات نفسها. على سبيل المثال، إن السماح بحرية التعبير لأولئك الذين يدافعون عن القتل الجماعي يقوض حق الحياة والأمن. ينقسم الرأي حول قدرة الديمقراطية على دمج أعداء الديمقراطية في العملية الديمقراطية. إذا حُرِم عدد قليل نسبيًا من الأشخاص من هذه الحريات لهذه الأسباب، فقد يُنظر إلى دولة ما على أنها ديمقراطية ليبرالية. يجادل البعض بأن هذا يختلف فقط من الناحية الكمية (وليس من الناحية النوعية) عن الأوتوقراطية التي تضطهد الخصوم، إذ يتأثر عدد قليل فقط من الناس وتكون القيود أقل شدة، لكن آخرين يؤكدون وجود اختلاف بين الديمقراطيات. تُضمَن حقوق معارضي الديمقراطية في ظل سيادة القانون، من الناحية النظرية على الأقل.
ومع ذلك، تضع العديد من الحكومات التي تُعتَبر ديمقراطية قيود على أشكال التعبير غير الديمقراطية، مثل إنكار الهولوكوست [بحاجة لمصدر] وخطاب الكراهية، إذ تصل هذه القيود لأحكام بالسجن، وفي كثير من الأحيان يُنظَر إليها على أنها شذوذ عن مفهوم حرية التعبير. قد يُحرم أعضاء المنظمات السياسية ذات الصلات بالاستبداد السابق (عادة الشيوعية أو الفاشية أو الاشتراكيون الوطنيون الغالب سابقًا) من التصويت ومن امتياز الحصول على وظائف معينة. قد يُمنَع السلوك التمييزي، مثل رفض أصحاب الأماكن العامة خدمة الأشخاص على أساس العرق أو الدين أو الانتماء العرقي أو الجنس أو الميل الجنسي. على سبيل المثال، في كندا، غُرّمَت أحد المطابع التي رفضت طباعة مواد لأرشيفات المثليات والمثليين الكندية بمبلغ 5000 دولار، وتكبدت 100000 دولار كرسوم قانونية، وأمرت محكمة حقوق الإنسان بدفع مبلغ إضافي قدره 40,000 دولار من الرسوم القانونية لخصومه.
قد تُعتَبر الحقوق الأساسية في بلد ما غريبة على الحكومات الأخرى. على سبيل المثال، تضمن دساتير كندا والهند وإسرائيل والمكسيك والولايات المتحدة التحرر من الخطر المزدوج، وهو حق غير منصوص عليه في النظم القانونية الأخرى. كذلك، تتسم الأنظمة القانونية التي تستخدم هيئة محلفين منتخبة سياسياً، مثل السويد، بإضفاء طابع سياسي على قانون المحاكم (بشكل جزئي) كعنصر رئيسي عند خضوع الحكومة للمساءلة، وهذا ما يُعتَبر غريبًا تمامًا عن الديمقراطيات التي تستخدم المحاكمة من قبل هيئة محلفين تهدف إلى درء تأثير السياسيين على المحاكمات. وبالمثل، يعتبر الكثير من الأميركيين الحق في الاحتفاظ بالأسلحة وحملها سمة أساسية لحماية حقهم في الثورة ضد أي حكومة قد تكون مسيئة، بينما لا تعترف بلدان أخرى بهذا الحق كعنصر أساسي (المملكة المتحدة، على سبيل المثال، تضع قيود صارمة على ملكية البندقية من قبل الأفراد).
في الرياضيات والمنطق والمعلوماتية، يطلق مصطلح اللغة الشكلية L على أي مجموعة من الجمل محدودة الطول المأخوذة من مجموعة نهائية A تسمى الحروف الأبجدية. فمن خلال مختلف تطبيقات اللغات الشكلية، يمكن أن ننظر إلى اللغة الشكلية على أنها مماثلة لمجموعة كلمات أو مجموعة جمل.
في المعلوماتية النظرية، علم الدلالة الشكلي formal semantics هو الحقل الذي يهتم بالدراسة الرياضية البحتة لمعنى لغات البرمجة ونماذج التحسيب.
يعطى علم الدلالة الشكلي للغة ما عن طريق نموذج رياضي يصف طرق التحسيب الممكنة التي توصف بهذه اللغة.
فلسفة حكم الأغلبية: من أكثر الانتقادات شيوعاً والتي توجه إلى الديمقراطية هو خطر "طغيان الأغلبية". وأول من نحت هذا المصطلح هو ألكسيس دو تاكفيل في كتابه "الديمقراطية في أمريكا، الذي ألفه عام 1831" ولكن العبارة مع ذلك تُنسب إلى جون ستيوارت ميل، إذ وردت في كتابه "حول الحرية" الذي ألفه عام 1859؛ وكانت حينها تشير إلى الانسجام الاجتماعي وليس إلى الحكم الديمقراطي.
لم تكن قضية الأغلبية بخافية على الديمقراطيات اليونانية القديمة. وهي قضية منفصلة عن المعيار العالمي لحق التصويت ولكنها تتضمن حقاً دستورياً واسعاً لأنه بخلاف ذلك ستكون هناك أقليات متناحرة. ويمكن تطبيق هذا الحق في الديمقراطية المباشرة والنيابية. يتضمن "طغيان الأغلبية" القول بأن حكومة تعكس وجهة نظر الأغلبية بإمكانها إتخاذ إجراءات لقمع أقلية معينة. وهذه الأغلبية في بعض الأحيان هي أغلبية نسبية من الناخبين وهي تعد لذلك أقلية. وهنا تمارس إحدى الأقليات طغيانها على أقلية أخرى باسم الأغلبية. إن الأغلبية المهيمنة سياسياً (وهي إما أغلبية حقيقية أو نسبية) قد تقرر بأن أقلية معينة – سواء كانت دينية أو سياسة أو عقائدية أو من يحملون فكر الأقلية، يجب تجريمها إما بصورة مباشرة أو غير مباشرة. وهذا يقوض الفكرة القائلة بأن الديمقراطية تخويل للناخبين ككل.
والامثلة المحتملة على طغيان الأغلبية تتضمن:
في الديمقراطيات الغربية المزدهرة يشكل الفقراء أقلية بين السكان، وقد تحرمهم الأغلبية من الذين يرفضون التحويل الضريبي. وينطبق ذلك على وجه الخصوص في الحالات التي يشكل فيها الفقراء طبقة سفلى متميزة حينها قد تلجأ الأغلبية إلى استخدام العملية الديمقراطية بالنتيجة لحرمانهم من حماية الدولة.
الديمقراطية الإثنية الكلاسيكية هي التي أعدمت سقراط بتهمة عدم التقوى، أو بمعنى آخر لكونه يحمل رأياً مخالفاً رغم أن مدى ارتباط هذا المثال بالديمقراطية المعاصرة لا زال موضع جدل.
من الإمثلة التي غالباً ما يَشار إليها في الحديث عن طغيان الأغلبية هو مجيء أدولف هتلر إلى السلطة عن طريق إجراءات ديمقراطية مشروعة. فقد حصل الحزب النازي على الحصة الأكبر من أصوات الناخبين في جمهورية فايمار في عام 1933. وقد يعد البعض هذا مثالاً على "طغيان الأغلبية" بما أن هتلر لم يحصل قط على غالبية الأصوات، ولكن الشائع بالنسبة لنظام تعددي للمسارسة السلطة في الديمقراطيات، ولهذا فإن بروز نجم أدولف هتلر لا يمكن اعتباره غير ذي علاقه بما نناقشه هنا. ولكن مع هذا فإن انتهاكات نظامه الواسعة في مجال حقوق الإنسان إنما حدثت عقب إلغاء الحكم الديمقراطي. كما أ، دستور جمهورية فايمار في حالة "طواريء" سمح للقوى الدكتاتورية بالظهور وبإيقاف العمل بأساسيات الدستور نفسه من دون الرجوع إلى تصويت أو انتخابات، وهو ما ليس مسموحاً به في معظم الأنظمة الديمقراطية الليبرالية.
يردّ مؤيدو الديمقراطية على الانتقادات الموجهة إلى "طغيان الاغلبية" بعدة نقاط: أولها، وجود الدستور في العديد من الدول الديمقراطية يعمل كوقاية ضد طغيان الأغلبية. وعلى العموم يتطلب إجراء التغييرات في تلك الدساتير موافقة الأغلبية الساحقة للنواب المنتخبين، أو موافقة قاض وهيئة محلفين للتأكد من أن الأدلة والإجراءات المطبقة من قبل الدولة لإجراء التغيير المذكورة قانونية، أو تتطلب تصويتين مختلفين من قبل النواب بين عمليتين انتخابيتين أو في بعض الأحيان إجراء استفتاء للمصادقة على التغيير. وغالباً ما يتم المزج بين العديد من هذه الإجراءات. كما إن فصل السلطات إلى تشريعية وتنفيذية وقضائية يجعل من الصعب على أغلبية بسيطة أن تفرض إرادتها. وهذا يعني أنه لا زال بإمكان أغلبية ما أن تضطهد أقلية ما بصورة شرعية (وهو أمر لا زال محل جدل من الناحية الأخلاقية) ولكن تلك الأقلية لابد وأن تكون صغيرة جداً أو عملياً يصعب إقناع قسم أكبر من الناس بالموافقة على إجراءات كهذه.
والحجة الأخرى التي يقدمها المدافعون عن الديمقراطية هو أن الأغلبيات والأقليات يمكن أن تتخذا هيئات وأشكال مختلفة وفي قضايا مختلفة. فالناس عادة يتفقون مع رأي الأغلبية في بعض القضايا ويخالفون رأيها في قضايا أخرى. كما أن آراء الفرد معرضة هي الأخرى لأن تتغير. ولهذا فإن بإمكان أعضاء في أغلبية ما التقليل من الاضطهاد الحاصل لأقلية ما طالما انهم هم أيضاً مرشحون لان يصبحوا ضمن إحدى الأقليات في المستقبل.
والحجة الثالثة الشائعة هي أن حكم الأغلبية برغم مخاطره أفضل من أشكال الحكم الأخرى وان طغيان الأغلبية في كل الأحوال هو نسخة معدلة ومحسنة من طغيان الأقلية. ويدفع مؤيدو الديمقراطية بان الأدلة والبراهين الإحصائية تظهر بانه كلما زادت جرعة الديمقراطية كلما قلت درجة العنف الداخلي وقتل الشعب. وهو ما يُطلق عليه أحياناً بقانون رومل الذي ينص على أنه كلما حصل الناس على قدر أقل من الحريات الديمقراطية كلما زادت احتمالات أن يتعرضوا للقتل من قبل حكامهم.
حوسبة الحمض النووي (بالإنجليزية: DNA Computing) هي شكل من أشكال الحوسبة التي تستخدم الدنا والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الجزيئي بدلا من تقنيات الحاسوب التقليدية المعتمدة على السيليكون. حوسبة الدنا أو الحوسبة البيولوجية الجزيئية بشكل أعم هي مجال سريع التطور ومتعدد الاختصاصات. يتعلق البحث والتطوير في هذا المجال بنظرية وتجارب وتطبيقات حوسبة الدنا.
تم تطوير هذا المجال بداية من قبل ليونارد أدليمان من جامعة جنوب كالفورنيا في عام 1994. قدّم أدلمان إثباتا لفكرته يستخدم الدنا كشكل من أشكال الحساب الذي حل مشكلة مسار هاميلتون ذي السبع نقاط.
أجريت العديد من التطورات منذ تجارب أدلمان الأولى وتم إثبات إمكانية تصنيع آلات تورنغ (بالإنجليزية: Turing Machines) مختلفة.
في عام 2002، قام باحثون من معهد وايزمان للعلوم في مدينة رحوفوت في إسرائيل بالكشف عن آلة حوسبة جزيئية مبرمَجَة مؤلفة من الإنزيمات وجزيئات الدنا بدلا من رقاقات السيليكون. في الثامن والعشرين من أبريل عام 2004، أعلن كل من إيهود شابيرو وياكوف بينيسون وبنيامين جيل وأوري ب-دور وريفكا أدار من معهد وايزمان للعلوم في دورية طبيعة بنائهم لحاسوب دنا مقترن بوحدة إدخال وإخراج والتي تستطيع نظريا تشخيص نشاط سرطاني داخل الخلية وإطلاق دواء ضد السرطان عند التشخيص.
في عام 2009، تم دمج أنظمة الحوسبة الأحيائية مع رقاقات السيليكون المتعارف عليها للمرة الأولى. في هذه التجربة، تم إنجاز إنزيم قائم على نظام منطقي يستخدم OR-Reset/AND-Reset باستخدام رقاقات سيليكون تأثير المجال (Field-Effect Silicon Chips). يمكن لهذا التقدم أن ينتج احتمالية كبرى في مجالات علم الأحياء التخليقي و هندسة الطب الحيوي بما أنه يؤشّر للتكامل بين الأنظمة الحيوية والأنظمة الكهروميكانيكية على مستوى الخلية الفرعية.
تبدو حوسبة الدنا مشابهة بشكل أساسي للحوسبة المتوازية من ناحية استفادتها من جزيئات الدنا المختلفة في تجريب العديد من الاحتمالات المختلفة في المرة الواحدة.
توفر حوسبة الدنا استهلاك طاقة أقل من حواسيب السيليكون التقليدية. يستخدم الدنا ثالث فوسفات الأدينوساين ويعرف اختصارا ب(ATP) كوقود يسمح بعملية الربط أو كوسيلة لتسخين الخيط لفك الرابطة. يمكن أن يحدث تهجين الخيط وحلمهة العمود الفقري للدنا تلقائيا بدعم من الطاقة الكامنة المخزنة في الدنا.
يطلق استهلاك جزيئين من ثالث فوسفات الأدينوساين 1.5 x 10−19 جول. حتى مع حدوث عدد من الانتقالات في كل ثانية باستخدام جزيئي ثالث فوسفات الأدينوساين ما زال ناتج الطاقة منخفضا. على سبيل المثال، سجل كاهان حدوث 109 انتقالا كل ثانية باستهلاك طاقة يساوي 10−10 واط. كما وسجل شابيرو نظاما ينتج x 10117.5 في 4000 ثانية مما يتسبب في معدل استهلاك طاقة يساوي 10−10 واط.
تعتبر حواسيب الدنا أسرع وأصغر من أي حاسوب تم بناؤه إلى الآن في حالة بعض المشاكل المتخصصة. علاوة على ذلك، فقد تم إثبات نجاح عمل حسابات رياضية معينة على حاسوب الدنا. على سبيل المثال؛ قدّم أران نايبي تطبيقا قابلا للتنفيذ لخوارزمية ضرب مصفوفة ستراسن على حاسوب دنا.
غير أن حوسبة الدنا لا توفر أي قدرات جديدة من وجهة نظر نظرية الحاسوبية وهي الدراسة التي تعنى بحل المشاكل حسابيا باستخدام نماذج مختلفة من الحساب. على سبيل المثال، إذا كانت المساحة اللازمة لحل مشكلة تزداد باطراد مع حجم المشكلة ( مشاكل EXPSPACE) على آلات فون نيومان؛ فما تزال تزداد باطراد أيضا مع حجم المشكلة على آلات الدنا. إن كمية الدنا اللازمة لمشاكل EXPSPACE الكبيرة جدا هي كبيرة جدا لكي تكون عملية، بينما من ناحية أخرى فإن الحوسبة الكمومية تقدّم بعض القدرات الجديدة المثيرة للاهتمام.
تتداخل حوسبة الدنا مع تقانة النانو غير أنها تختلف عنها في أن الأخيرة تستخدم خاصية قاعدة الاقتران كما سماها واتسون وكريك وخصائص الدنا الأخرى لتصنيع تراكيب جديدة من الدنا. يمكن أن تستخدم هذه التراكيب لحوسبة الدنا ولكن ذلك غير ضروري. إضافة إلى ذلك؛ يمكن القيام بحوسبة الدنا دون استخدام أنواع الجزيئات التي أتاحتها تقانة نانو الدنا.
الطرق المستخدمة.
هناك طرق عديدة لبناء جهاز حاسوبي اعتمادا على الدنا ولكل منها مساوئها وحسناتها. معظمها يبني البوابات المنطقية الأساسية (بوابة أو وبوابة و وبوابة ليس) المتعلقة بالمنطق الرقمي المنطلق من قاعدة دنا. تشمل القواعد المحتلفة إنزيمات الدنا (الحفازات) وقليلات نوكليوتيد منقوصة الأكسجين (Deoxyoligonucleotides) والإنزيمات و"تبليط" الدنا (DNA Tiling) وتفاعل البوليميراز المتسلسل.
الدنا المحفّز (الديوكسيريبوزيمات أو الحفاز) يحفّز رد فعل عند التفاعل مع التفاعل مع المدخلات المناسبة مثل قليل نيكليوتيد (Oligonucleotide) ملائم. تستخدم هذه الحفازات لبناء بوابات منطقية مماثلة للمنطق الرقمي في السيليكون؛ ومع ذلك فإن الحفازات تنحصر في ببوابات منطقية تمتلك مدخلا ومدخلين وثلاثة مدخلات دون وجود تطبيق حالي لتقييم البيانات في السلسلة.
تغير بوابة الحفاز المنطقية من تركيبها عندما ترتبط إلى قليل نيكليوتيد ملائم وتنفصم الركائز الفلورية (بالإنجليزية:Fluorogenic Substrate) المرتبطة إليها لتتحرر. بينما يمكن استخدام مواد أخرى فإن معظم الوحدات تستخدم ركائز الكواشف الفلورية وذلك لأنه من السهل بمكان اكتشافها حتى عند حد الجزيء المفرد. يمكن قياس الفلورية الناتجة لتحديد حدوث التفاعل من عدمه. يمكن ساعتها استخدام الحفاز الذي يغير، ولا يستطيع بدء أي تفاعلات أخرى. وبسبب ذلك، تحدث هذه التفاعلات في جهاز مثل مفاعل الحوض ذو التحريك المستمر (Continuous Stirred-Tank Reactor) حيث تتم إزاحة المنتج القديم وإضافة الجزيء الجديد.
يوجد حفازان شائعان يحملان اسمي E6 و17-8 وترجع شهرتهما إلى أنهما يسمحان بفصم الركيزة في أي موقع اعتباطي. استخدم ستويانوفيتش Stojanovic وماكدونالد MacDonald حفاز E6 لبناء جهازي MAYA I و MAYA II على التوالي. أظهر ستويانوفيتش البوابات المنطقية باستخدام حفاز 17-8. بينما تم إثبات فاعلية الحفازات في إنشاء البوابات المنطقية؛ فهي تبقى محددة بالحاجة إلى تميم عامل فلزي لتلعب دورها مثل Zn+2 أو Mn+2، وبالتالي فهي غير ذات فائدة في الحيوية.
يتكون تصميم يدعى "بالعروة الجذعية" "stem loop" من خيط واحد من الدنا يحوي حلقة في نهايته، وهو تركيب ديناميكي يفتح ويغلق عندما عندما يرتبط جزء من الدنا بجزء الحلقة. تم استغلال هذا التأثير لإنشاء بوابات منطقية عديدة. استخدمت هذه البوابات المنطقية لإنشاء الحواسيب MAYA I و MAYA II التي يمكنها أن تلعب لعبة إكس-أو إلى حد ما.
عادة ما تأخذ الحواسيب التي تتخذ من إنزيمات الدنا أساسا لها شكل آلة تورنغ بسيطة حيث يكون العتاد التناظري بشكل إنزيم فيما يتخذ البرنامج شكل الدنا.
عرض شابيرو لحاسوب دنا يستخدم الإنزيم FokI ووسع من عمله عن طريق الذهاب لإظهار آلة ذاتية التشغيل تشخّص وتتفاعل مع سرطان البروستات: تحت تعبير جينات PPAP2B وGSTP1 والتعبير الفائق لجين PIM1 وHPN. قامت الآلة التي اخترعها بتقدير تعبير كل جين بواقع جين واحد في كل مرة وعند حدوث تقييم إيجابي تطلق جزيء خط دنا مفردا (بالإنجليزية: ssDNA) مضادا لـ MDM2. إن MDM2 هو كاظم (بالإنجليزية: Repressor) للبروتين 53 والذي هو كابح للورم في حد ذاته.
في حالة التشخيص الخاطئ؛ تقرّر إطلاق كابح عقار للتشخيص الإيجابي بدلا من عمل لا شيء. يحد من هذا التطبيق لزوم استخدام آلتين منفصلتين بحيث تشرف كل واحدة منهما على عقار. استغرقت عملية التقييم وحتى إطلاق العقار حوالي الساعة لإتمامها. تتطلب هذه العملية حضور جزيئات الانتقال وإنزيم FokI كذلك. يحد شرط وجود إنزيم FokI من استخدامه في "الكائنات الحية" في "خلايا الكائنات الحية الأعلى" على الأقل. كما وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن إعادة استخدام جزيئات البرنامج في هذه الحالة.
تبادل موضع القدم.
تم صنع حواسيب الدنا أيضا باستخدام مفهوم تبادل موطئ القدم. في هذا النظام، يرتبط خيط دنا كمدخل إلى طرف دبق (Sticky End) أو موضع هش على جزيء دنا آخر مما يسمح له باستبدال جزء آخر من الخيط في الجزيء. يسمح هذا بابتكار وحدات عناصر المنطق مثل بوابات (و) و(أو) و(ليس) المنطقية ومكبرات الإشارة، والتي يمكن وصلها مع حواسيب أكبر اعتباطيا. لا تتطلب هذه الفئة من حواسيب الدنا أي إنزيمات أو أي قدرة كيمائية للدنا.
التجميع الحسابي الذاتي.
تم تطبيق تقانة النانو على حقل حوسبة الدنا المرتبط به. يمكن تصميم بلاطات الدنا لتحتوي نهايات دبقة عديدة بسلاسل يتم اختيارها بحيث تتصرف كبلاطات وانغ. تم إثبات مصفوفة DX يقوم تجميعها بتشفير عملية XOR مما يسمح لمصفوفة الدنا بتنفيذ خلايا ذاتية السلوك (بالإنجليزية: Cellular Automaton) تولد كسيرية (بالإنجليزية: Fractal) تدعى مثلث سيربنسكي (بالإنجليزية: Sierpinski gasket) ويثبت هذا أنه يمكن إدراج الحساب إلى تجميع مصفوفات الدنا مما يوسع من مجالها أبعد من مجرد مصفوفات دورية بسيطة.
منطق الرتبة الأولى (First-order logic FOL) أو المنطق الإسنادي عبارة عن نظام للمنطق الرياضي يستخدم في الرياضيات والفلسفة والذكاء الصناعي وعلوم الحاسب. وهو يستخدم في التعبير عن الجمل المنطقية بشكل غير مبهم وبهذا يخالف عن اللغات الطبيعية والتي قد تحتوي على جمل مبهمة. ذلك يسهل الاستنتاج واجراء العمليات المنطقية على الجمل أو المعادلات التي تنشاء باستخدامه.و يعتبر منطق الرتبة الأولى هو تمديد منطق القضايا (منطق العبارات) propositional logic وذلك بإضافة القياس سواء كان عالمي أو وجودي. يعتبر بمنطق الرتبة الثانية تمديد لمنطق الرتبة الأولى وذلك بإضافة القياس على المجموعات. يدعى منطق الرتبة الأولى أحيانا : بمنطق الرتبة الأولى الإسنادي أو first-order predicate calculus (FOPC.
في الرياضيات، نظرية النموذج هي دراسة تمثيلات المصطلحات الرياضية في إطار نظرية المجموعات، أو دراسة النماذج المضمرة تحت النظم الرياضية. تفترض النظرية أن هناك أغراضا رياضية مسبقة الوجود في الخارج محاولة أن تطرح أسئلة حول كيفية وماهية المبرهنات التي يمكن برهنتها بوجود هذه الأغراض أو الكائنات الرياضية وبعض العمليات أو العلاقات بين الأغراض مع مجموعة من المسلمات axioms.