stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
מחשב (מקצוע)
הישגים מדעיים > הישגים באסטרונומיה

וילמינה פאטון סטיבנס פלמינג הייתה מחשבת ואסטרונומית סקוטית שהייתה חלק מ"מחשבות הרווארד" במהלך הקריירה שלה, היא סייעה לפתח מערכת משותפת להגדרה של כוכבים, וקטלגה רבבות כוכבים ותופעות אסטרונומיות אחרות. היא ידועה במיוחד עבור גילוי ערפילית ראש הסוס בשנת 1888.
כתוצאה מפעולות החישוב של "מחשבות הרווארד", פרסם פיקרינג בשנת 1890 את קטלוג הנרי דראפר הראשון (Henry Draper Catalogue), שכלל יותר מ-10,000 כוכבים מסווגים לפי הספקטרום שלהם. מאוחר יותר הגיעו לסיווג 225,300 כוכבים לפי נתונים ספקטרליים שלהם. הקטלוג כיסה כמעט את כל הכוכבים הנראים (עד לבהירות נראית של 9+) המוכרים באותה התקופה. נחשב כפריצת דרך משמעותית בתקופתו ומהווה בסיס לקטלוגים שבאו אחריו. קטלוג זה בגרסתו המורחבת והמשודרגת משמש את האסטרונומיה עד היום.
פיקרינג החל להעסיק את אנטוניה מורי, בוגרת מכללת ואסר, שתסווג מחדש כמה כוכבים. מורי עשתה עבודה רחבה יותר, ועיצבה מחדש את שיטת הסיווג. הסיווג החדש פורסם בשנת 1897
הנרייטה ברבור לוויט הבחינה שכל הכוכבים המשתנים בענן מגלן הקטן הם בערך באותו מרחק מכדור הארץ, דבר זה הוביל אותה לגלות ב-1908 כי קיים קשר בין זמן מחזור הבהירות של משתנה קפאידי לבין הבהירות המוחלטת שלו. גילוי זה הוביל להבנת גודלו של היקום וגילו של היקום, ומשתנים קפאידים הם עדיין כלי חיוני למדידה של מרחקים קוסמולוגיים.
אנני ג'אמפ קאנון, בוגרת וולסלי קולג', עבדה כמחשבת ואחר כאסטרונמית. עבודתה המרכזית שבזכותה התפרסמה היא סיווג ספקטרלי של כוכבים. סיווג זה, המשמש בגרסתו המורחבת גם בימינו, סייע רבות בהבנת דיאגרמת הרצשפרונג-ראסל, תרשים הקושר את הבהירות המוחלטת של כוכב לטמפרטורת פני השטח שלו. היא זכתה במדליית הנרי דרייפר לשנת 1931. ב-1938 קיבלה משרה קבועה במצפה הכוכבים של הרווארד. קאנון נחשבה למומחית עולמית בתחום של סיווג כוכבים ותרמה רבות לשיטת הסיווג ספקטרלי המקובלת באסטרופיזיקה.
הישגים מדעיים > בתוכנית החלל

קתרין ג'ונסון שעבדה כמתמטיקאית ומחשבת עבור נאס"א תרמה תרומה מכרעת להצלחתן של הטיסות המאוישות של נאס"א, ובכך לתוכנית החלל האמריקאית בכללותה. בעבודתה כמחשבת היא הייתה ידועה ביכולתה לבצע חישובים מסובכים במהירות ובדיוק, והיא חישבה רבים ממסלולי הטיסה והחירום של טיסות נאס"א. ב-1959 חישבה את המסלול של משימת מרקורי-רדסטון 3, משימת החלל המאוישת הראשונה של ארצות הברית במסגרת תוכנית מרקורי, בה שוגר לחלל האסטרונאוט אלן שפרד. בהמשך עסקה באפיון המחשבים האלקטרוניים הדיגיטליים הראשונים ובהטמעתם בנאס"א.
דעיכת המקצוע

ככל שהמחשבים האלקטרוניים נהיו זמינים יותר, לא היה צורך עוד במחשבים האנושיים. ריצ'רד פיינמן, שהיה איש צוות זוטר בלוס אלאמוס ארגן תחרות בין צוות המחשבות למחשב IBM שבמסגרתה היה עליהם לבצע חישוב עבור הפצצה. במשך יומיים שמרו המחשבות על תיקו עם המכונה עד שהתעייפו, והמחשב ניצח ביום השלישי. מקצת הנשים שעבדו כמחשבות גויסו לדור הראשון של מתכנתי המחשבים. כשהותקן לראשונה ENIAC (המחשב הדיגיטלי האלקטרוני הראשון בעולם שנבנה באוניברסיטת פנסילבניה במהלך מלחמת העולם השנייה), גויס לשם הפעלתו צוות מבין המחשבים האנושיים, כך שמתכנתות המחשבים הראשונות בעולם היו נשים: קיי מקנולטי, בטי הולברטון, מרלין מלצר, רות ליכטרמן, בטי ג'ין ג'נינגס ופראן בילאס.
ראו גם

מחשבות הרווארד
מאחורי המספרים
נשים במדע
מנוע הפרשים – מחשבון מכני אוטומטי מוקדם שנועד להחליף מחשבים אנושיים
מנוע אנליטי – הדגם הראשון של המחשב המכני
הערות שוליים

↑  David Skinner, [https://www.thenewatlantis.com/publications/the-age-of-female-computers The Age of Female Computers

The burden of mathematics before machines], https://www.thenewatlantis.com, ‏Spring 2006
↑  Biography.com Editors, Maria Mitchell Biography, Biography.com, ‏2/4/2014
↑  Elizabeth Howell, Harvard's 'Computers': The Women Who Measured the Stars, https://www.space.com, ‏10/11/2016
↑  Elizabeth Howell, The Story of NASA’s Real “Hidden Figures”, https://www.scientificamerican.com, ‏24/1/2017
↑  Hidden Figures Congressional Gold Medal Act, https://www.congress.gov
↑  "Women Computers" (באנגלית). נבדק ב-2017-04-28.
↑  Maury, A. C. & Pickering, E. C, Spectra of bright stars photographed with the 11-inch Draper Telescope as part of the Henry Draper Memorial., Annals of Harvard College Observatory 28
↑  Leavitt, Henrietta S.; Pickering, Edward C. (1912). "Periods of 25 Variable Stars in the Small Magellanic Cloud". Harvard College Observatory Circular. 173: 1–3. Bibcode:1912HarCi.173....1L.
↑  Star classification, אתר astrophysical.org
↑  קריירה, אתר מכללת ולסלי
↑  David Skinner, [https://www.thenewatlantis.com/publications/the-age-of-female-computers – The Age of Female Computers
The burden of mathematics before machines], https://www.thenewatlantis.com, ‏spring 2006
מחשבי NACA – צוות מנהרות הלחץ העל-קולי בשנות החמישים
מחשבות הרווארד, בסביבות 1890: בתמונה הנרייטה ליוויט (1868-1921) יושבת שלישית משמאל, אנני ג'אמפ קאנון (1863-1941) עם זכוכית מגדלת, וילמינה פלמינג (1857–1911) עומדת במרכז, אנטוניה מורי (1866-1952).
1954, מחשבת NACA עובדת עם מיקרוסקופ ומכונת חישוב
מניעה הדדית

מניעה הדדית (באנגלית: Mutual exclusion) היא מונח במדעי המחשב, בעיקר בתחום מערכות ההפעלה שאומר שלכל היותר תהליך אחד משתמש במשאב מסוים בכל רגע נתון בקטע קריטי. זו היא דרישה בסיסית בבקרת מקביליות, שמטרתה היא למנוע מצב של מרוץ תהליכים.
בעיית הקטע הקריטי

קטע קריטי הוא קטע קוד שעושה שימוש במשאב שמשותף לגורם נוסף והשימוש במשאב המשותף בזמן שקטע הקוד לא סיים לרוץ יכול להביא לתוצאות לא רצויות. מדען המחשב אדסחר דייקסטרה תיאר זאת במאמרו משנת 1965 - "פתרון בעיית השליטה בתכנות מקבילי", כבעיה שמוכרת כבר משנת 1962 והוא אף מנסה להתמודד איתה במאמר הזה.
דוגמה פשוטה לבעיה עולה מהתבוננות על שני תהליכים הניגשים למקום בזיכרון שבו מאוחסנת רשימה מקושרת (ראה ציור 1) ורוצים למחוק בה שני צמתים שונים באמצע הרשימה שנסמן בתור הצומת ה-i והצומת ה-i+1. בזמן המחיקה המצביע לצומת הבא של הצומת i-1 ישתנה מ-i ל-i+1, והמצביע לתא הבא של הצומת i ישתנה ל-i+2. אמנם שתי הפעולות התבצעו בהצלחה אך בסוף הפעולות הצומת ה-i+1 עדיין חלק מהרשימה, כיוון שהצומת ה-i-1 עדיין מצביע עליו, ולמעשה נמחק רק תא אחד ולא שני תאים. את הבעיה הזאת (הנקראת לרוב "מרוץ תהליכים") היה ניתן למנוע באמצעות מניעה הדדית אשר הייתה מונעת מפעולה על הרשימה להתבצע לפני שהקודמת הייתה מסתיימת.
בנוסף למניעה הדדית בדרך כלל גם דורשים מהפתרון שימנע הרעבה של תהליכים ושהמשאב ישתחרר כמה שיותר מהר לאחר סיום הקטע הקריטי.
אכיפת מניעה הדדית

במחשבים ניתן לממש מניעה הדדית בשני רבדים: חומרה ותוכנה.
אכיפת מניעה הדדית > פתרונות חומרתיים

במערכות בעלות יחידת עיבוד מרכזית אחת (למשל ליבה אחת במעבד של מחשב), הפתרון הפשוט ביותר למימוש מניעה הדדית הוא על ידי ניטרול פסיקות בזמן שתהליך נמצא בקטע קוד קריטי. כך בקר הפסיקות לא יפסיק את פעולת התהליך באמצע ויאפשר לשגרה אחרת לשנות קטע זיכרון משותף. אף על פי שפתרון זה מאוד פשוט הוא יכול להוביל לבעיות רבות. אם הקטע הקריטי של התהליך הוא ארוך, שעון המערכת (המקודם על ידי פסיקות מבקר הפסיקות) יאבד דיוק בכל פעם שהשגרה תרוץ, כיוון שהשגרה המקדמת את השעון לא תופעל בזמן, ולכן מעקב אחר הזמן לא יהיה אפשרי בזמן ריצת התהליך. בנוסף, אם התהליך יעצור בזמן ריצת הקטע הקריטי, השליטה על יחידת העיבוד לא תועבר לתהליך אחר, מה שלמעשה יעצור את פעולת המערכת.
אכיפת מניעה הדדית > פתרונות תוכנתיים

מלבד פתרונות חומרתיים, קיימים מס' פתרונות תוכנתיים שבהם כל קוד שרוצה להיכנס לקטע קריטי נכנס לפונקציית כניסה שגורמת לו לחכות עד שמכניסה אותו ללא שיש עוד קודים אחרים בקטע הקריטי, וכשהוא יוצא משם הוא נכנס לפונקציית יציאה שבה הוא מסמל שהוא כבר לא בקטע הקריטי.
פתרונות אלו ממומשים על ידי  פעולות אטומיות כגון סמפור או מנעול.
כמו כן ישנם אלגוריתמים שלא דורשים פעולות אטומיות מיוחדות, דוגמאות לכך ניתן למצוא באלגוריתמים הבאים:
האלגוריתם של דקר (באנגלית "Dekker")
האלגוריתם של פטרסון
אלגוריתם המאפייה של למפורט
ועוד.
לרוב עדיף לתוכנות להסתמך על פתרונות המניעה ההדדית הניתנים על ידי החומרה או מערכת ההפעלה כגון הפעולות האטומיות. שימוש במנעולים אלו יאפשר לתהליך לבדוק האם המשאב פנוי. אם המנעול "פתוח" המשאב פנוי, והתהליך ינעל את המנעול ובכך יסמן לכל תהליך אחר שהמשאב אינו פנוי. אם המנעול "סגור", אזי תהליך אחר משתמש במשאב בזמן זה, ולכן לרוב הוא יאפשר החלפת הקשר ובכך יפנה את המעבד לתהליכים אחרים שיכולים לרוץ.
ראו גם

קיפאון
עיבוד מקבילי
בקרת מקביליות
הערות שוליים

↑  Dijkstra, E. W. (1965). "Solution of a problem in concurrent programming control". Communications of the ACM. 8 (9): 569. doi:10.1145/365559.365617.
| --- | --- |
בקרת זהויות :  BnF: cb18083402f (data) 
ציור 1: שני הצמתים, i ו-i+1, מוסרים במקביל, אך בסוף הצומת i+1 לא הוסר
מספרי RSA

במתמטיקה, מספרי RSA הם קבוצה של סמי-ראשוניים גדולים (מספרים עם שני גורמים ראשוניים בדיוק) שהיו חלק מאתגר RSA Factoring. האתגר היה למצוא את הגורמים הראשוניים של כל מספר. הוא נוצר על ידי RSA Laboratories במרץ 1991 כדי לעודד מחקר של תורת המספרים החישובית והקושי המעשי של עיבוד מספרים שלמים גדולים. האתגר הסתיים בשנת 2007.
RSA Laboratories (שהם ראשי תיבות של יוצרי הטכניקה; ריווסט, שמיר ואדלמן) פרסמו מספר סמי-ראשוני עם 100 עד 617 ספרות עשרוניות. פרסים כספיים בגדלים שונים, עד 200,000 דולר, הוצעו לפירוק חלק מהם. מספר ה-RSA הקטן ביותר הוערך תוך מספר ימים. רוב המספרים עדיין לא הובאו בחשבון ורבים מהם צפויים להישאר ללא גורמים במשך שנים רבות. נכון לפברואר 2020, 23 מספרי הRSA הקטנים ביותר מתוך 54 המספרים המפורטים פורקו לגורמים.
בעוד שאתגר ה-RSA הסתיים רשמית ב-2007, אנשים עדיין מנסים למצוא את הפירוק לגורמים. לפי RSA Laboratories, "כעת, כאשר לתעשייה יש הבנה מתקדמת משמעותית של החוזק הקריפאנליטי של אלגוריתמים נפוצים של מפתח סימטרי ושל מפתח ציבורי, האתגרים הללו אינם פעילים עוד." כמה מהפרסים הקטנים יותר הוענקו אז, שאר הפרסים בוטלו.
מספרי ה-RSA הראשונים שנוצרו, מ-RSA-100 עד RSA-500, סומנו לפי מספר הספרות העשרוניות שלהם. מאוחר יותר, החל מ-RSA-576, ספרות בינאריות נספרות במקום זאת. חריג לכך הוא RSA-617, שנוצר לפני השינוי בסכימת המספור. המספרים מפורטים בסדר עולה למטה.
| Contents |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
|  RSA-100  RSA-110  RSA-120  RSA-129  RSA-130  RSA-140  RSA-150  RSA-155  RSA-160 |  RSA-170  RSA-576  RSA-180  RSA-190  RSA-640  RSA-200  RSA-210  RSA-704  RSA-220 |  RSA-230  RSA-232  RSA-768  RSA-240  RSA-250  RSA-260  RSA-270  RSA-896  RSA-280 |  RSA-290  RSA-300  RSA-309  RSA-1024  RSA-310  RSA-320  RSA-330  RSA-340  RSA-350 |  RSA-360  RSA-370  RSA-380  RSA-390  RSA-400  RSA-410  RSA-420  RSA-430  RSA-440 |  RSA-450  RSA-460  RSA-1536  RSA-470  RSA-480  RSA-490  RSA-500  RSA-617  RSA-2048 |
RSA-100

ל-RSA-100 יש 100 ספרות עשרוניות (330 סיביות). המספר פורק לגורמים ב-1 באפריל 1991 על ידי Arjen K. Lenstra . לפי הדיווחים, הפירוק לגורמים נמשך כמה ימים באמצעות אלגוריתם המסננת הריבועית המרובה-פולינומית במחשב מקביל של MasPar.
הערך והפירוק לגורמים של RSA-100 הם כדלקמן:
RSA-100 = 1522605027922533360535618378132637429718068114961380688657908494580122963258952897654000350692006139
RSA-100 = 37975227936943673922808872755445627854565536638199
× 40094690950920881030683735292761468389214899724061
לוקח ארבע שעות לחזור על הפירוק הזה באמצעות התוכנית Msieve ב-2200 מעבד Athlon 64 MHz.
ניתן לחלק את המספר לגורמים תוך 72 דקות ב-Overclock ל-3.5 GHz Intel Core 2 Quad q9300, באמצעות GGNFS ו-Msieve הבינאריים פועל באמצעות גרסה מבוזרת של התסריט פרל factmsieve.
RSA-110

ל-RSA-110 יש 110 ספרות עשרוניות (364 סיביות), והוא הופעל באפריל 1992 על ידי לנסטרה. כחודש אחד. ניתן לחלק את המספר בפחות מארבע שעות ב-overclocked ל-3.5GHz Intel Core 2 Quad q9300, באמצעות GGNFS ו-Msieve הבינאריים פועל באמצעות גרסה מבוזרת של התסריט פרל factmsieve.
RSA-110 = 35794234179725868774991807832568455403003778024228226193532908190484670252364677411513516111204504060317568667
RSA-110 = 6122421090493547576937037317561418841225758554253106999
× 5846418214406154678836553182979162384198610505601062333
RSA-232

ל-RSA-232 יש 232 ספרות עשרוניות (768 סיביות), והוא פורק לגורמים ב-17 בפברואר 2020 על ידי NL Zamarashkin, DA Zheltkov ו-SA Matveev.
RSA-232 = 1009881397871923546909564894309468582818233821955573955141120516205831021338
5285453743661097571543636649133800849170651699217015247332943892702802343809
6090980497644054071120196541074755382494867277137407501157718230539834060616
2079
RSA-232 = 2966909333208360660361779924242630634742946262521852394401857157419437019472
3262390744910112571804274494074452751891
× 3403816175197563438006609498491521420547121760734723172735163413276050706174
8526506443144325148088881115083863017669
RSA-480

ל-RSA-480 יש 480 ספרות עשרוניות (1,593 סיביות), והוא לא פורק לגורמים עד כה.
RSA-480 = 3026570752950908697397302503155918035891122835769398583955296326343059761445
71441696598170401251852159138533345598217234371231338324773210726853524776378
4105186549246199888070331088462855743520880671299302895546822695492968577380
7067958428022008294111984222973260208233693152589211629901686973933487362360
8129660418514569063995282978176790149760521395548532814196534676974259747930
6858645849268328985687423881853632604706175564461719396117318298679820785491
875674946700413680932103
הערות שוליים

↑  RSA Laboratories. "RSA Factoring Challenge". אורכב מ-המקור ב-2013-09-21. נבדק ב-2008-08-05.
↑  RSA Laboratories. "The RSA Factoring Challenge FAQ". אורכב מ-המקור ב-2013-09-21. נבדק ב-2008-08-05.
↑  "RSA-100 Factored". Cryptography Watch Archive for April, 1991. 1991-04-01. נבדק ב-2008-08-05.(הקישור אינו פעיל, April 2018)
↑  "RSA Honor Roll". 1999-03-05. נבדק ב-2008-08-05.
1 2  Brandon Dixon and Arjen K. Lenstra (1994). Factoring Integers Using SIMD Sieves. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 765. doi:10.1007/3-540-48285-7. ISBN 978-3-540-57600-6.
1 2  "Distributed version of the FactMsieve Perl script". 2012-03-27. נבדק ב-2015-06-08.
↑  INM RAS news
משתנה סטטי

במדעי המחשב, משתנה סטטי (באנגלית: Static variable) הוא משתנה שהוקצה על ידי הקומפיילר במקום קבוע. "משך החיים" שלו הוא כאורך כל ריצת התוכנית. זאת בניגוד למשתנים אוטומטיים שמאוחסנים בדרך כלל במחסנית הקריאות. כמו כן, הוא שונה מעצמים שמוקצים באופן דינאמי בערימה (Heap).
משתנה סטטי הוא משתנה ששייך למחלקה כלשהי. לכן, אין צורך וסיבה ליצור אובייקטים מסוג המחלקה על מנת לגשת אליו. שימוש נפוץ במשתנים סטטיים הוא ספירת העצמים שנוצרו מסוג המחלקה.
דוגמה

להלן קטע קוד ב-C# שבו נעשה שימוש במשתנים סטטיים על מנת לצבור את כמות האנשים:
class Person
{
 // static variable
 public static count;

 // fields
 private string name;

 public Person(string name)
 {
 this.name = name;
 count++;
 }

 public string GetName()
 {
 return this.name;
 }
}

static void Main(string[] args)
{
 // you need to write the class's name in order to access the static variable
 Person.count = 0;

 Person p1 = new Person("Bob");
 // Person.count = 1
 Person p2 = new Person("Alice");
 // Person.count = 2

}
ראו גם

גוש סטטי
ערך זה הוא קצרמרבנושא מדעי המחשב. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ו.
מיקרו מערכי חלבון

מיקרו מערכי חלבון היא שיטה המשמשת למעקב אחר פעילות של חלבונים והקישור ביניהם על מנת לקבוע את תפקידם. היתרון העיקרי בשיטה זו היא בכך שניתן לאתר פעילות של מספר חלבונים גדול במיוחד, מאותו סוג או מסוגים שונים, על אותו מערך בו זמנית. המערך מורכב ממשטח המספק תמיכה, כגון זכוכית, ממברנת ניטרוצלולוזה, פלטה ביולוגית, מיקרו או ננו חרוזים, עליו מעגנים את מולקולות הקישור הרצויות, בעיקר חלבונים. למערך מוסיפים את המולקולות שברצוננו לאפיין (כגון, תערובת חלבונים), אשר לרב מסומנות בסמנים פלואורסצנטים או סמני צבע. כל קישור בין המולקולות המסומנות לבין מולקולות הקישור המעוגנות על המשטח יוצר פליטה פלואורסצנטית או שינוי צבע מקומי, אותו ניתן לקרוא על ידי סורק לייזר. שיטת המיקרו מערכי חלבון היא מהירה, אוטומטית, חסכונית ורגישה מאוד הדורשת שימוש בכמויות קטנות מהדוגמה הנבדקת ומהסמנים. העיקרון והמתודולוגיה של מיקרו מערכי חלבון הוצגו לראשונה במיקרו מערך של נוגדנים (המכונה גם מטריצת נוגדן) בשנת 1983, ופורסמו מספר פטנטים בנושא. טכנולוגיה זו מיישמת את אותן העקרונות של טכנולוגיית מיקרו מערכי דנ"א/רנ"א.
מוטיבציה לפיתוח

מיקרו מערכי חלבון פותחו בעקבות המגבלות של שיטת מיקרו מערכי דנ"א או רנ"א לקבוע ביטוי גנים בתחום הפרוטאומיקה. לעיתים קרובות כמות הרנ"א שליח בתא אינו משקף את הביטוי האמיתי של החלבונים המתורגמים מהם. שיטה זו פותחה מאחר שהחלבונים הם המשפיעים העיקריים על תפקוד התא. בנוסף, לעיתים מתבצעים שינויים בחלבון לאחר התרגום, דבר שהכרחי לתפקודו הסופי, אך לא ניתן להבחין בשינוי זה בשיטת מיקרו מערכי דנ"א. שיטת מיקרו מערכי חלבון מחליפה את השיטות המסורתית בתחום פרוטאומיקה כגון אלקטרופורזה דו-ממדית בג'ל כרומטוגרפיה, שיטות שהן טרחניות יחסית הדורשות עבודה רבה וגוזלות זמן יקר, בעת שכמותם של החלבונים בדוגמה הנבדקת זעום יחסית.
הכנת המערך

מערך החלבונים מעוגן על גבי משטחים מוצקים כגון זכוכית, ממברנות, מיקרו או ננו חרוזים או פלטות מרובות באריות (צלחת מיקרוטיטר). משטחים אלו משמשים מצע לקישור החלבונים. המשטחים צריכים להיות בעלי מאפייני קישור לחלבון, כך שישמרו על המבנה הטבעי שלו באופן כזה שלא ייפגע פעולתו. שימוש בחומרים כמו זכוכית או סיליקון נפוצה מאוד משום שהם מותאמים למערך הרובוטי וסורקי הלייזר הקיימים שפותחו לשיטת מיקרו מערכי דנ"א.
המשטח שנבחר עבור המערך מכוסה בציפוי שתפקידו לעגן את החלבונים לפני השטח, למנוע דנטורציה, לאפשר מיצוב נכון של החלבונים במרחב כך שאתרי הקישור יהיו נגישים למולקולות המטרה ולספק סביבה הידרופילית כדי שהקישור יתבצע. בנוסף, יש לשמור על רמת קישור לא ספציפית מינימלית על מנת למזער רעשי רקע. יתר על כן, המערך צריך להיות תואם למערכות קריאה מגוונות. תרכובות המשמשות לעיגון החלבונים כוללות שכבות של אלומיניום או זהב, פולימרים הידרופיליים וג'ל העשוי מפוליאקרילאמיד, ופולימרים אחרים בעלי קבוצות אלדהיד או אפוקסי. משתמשים בטכנולוגיות שכבות דקות כמו PVD (אנ') ו-CVD (אנ')כדי להכין את הציפויים על המשטח.
סביבה מימית היא חיונית בכל שלבי ייצור ותפעול המערך למניעת הגרעה (דגרדציה) של החלבון, לפיכך משתמשים בבופרים המכילים אחוז גבוה של גליצרול (כדי להגדיל את נקודת קיפאון), כמו כן הלחות בסביבת הייצור מבוקרת בקפדנות. שימוש בפלטות מרובות באריות מהווה יתרון כפול הן במתן סביבה מימית והן במניעת זיהום בין דגימות בשל הדפנות החוצצות ביניהן.
השיטה הנפוצה להכנת מערך חלבון היא הטבעה של חלבונים או ליגנדים במספר גדול באמצעות רובוטים על משטח מוצק בתבנית מוגדרת מראש, שיטה המכונה "הטבעה רובוטית" או "הכתמה רובוטית". שיטת ייצור מערך חלבון נוספת מבוססת על טכנולוגיית הזרקת דיו, המבוצעת ללא מגע ישיר עם המשטח המוצק ונועדה לפזר את הפולימרים החלבוניים בדפוס הרצוי. הכתמה פיאזואלקטרית מיישמת אותן עקרונות בהזרקת דיו, בה ראש ההדפסה זז על פני המערך, ובעזרת גירוי חשמלי מזריק מולקולות על פני המשטח במערך מסודר, ללא מגע ישיר עם המצע. שיטה נוספת היא פוטוליתוגרפיה, בה מצפים את המצע בפוטורזיסט ולאחר מכן מקרנים אור אולטרה סגול דרך מסכה בתבנית הרצויה. לאחר תהליך הפיתוח מוטבעת התבנית שבמסכה על פני שטח המצע. סדרה של טיפולים כימיים משלימים מאפשרים את קיבועו של החלבון על פני התבנית שנוצרה.
דוגמאות למולקולות המוטבעות על המשטח המוצק הן נוגדנים, אנטיגנים, ליגנדים, מולקולות המבוססות על חומצות גרעין, Affibody (אנ') (מולקולות קטנות מהונדסות המדמות נוגדנים חד שבטיים) וחלבונים תפקודיים. מקורם של מולקולות אלו הם: בידוד חלבונים ממערכות המבוססות על ביטוי תוך תאי של חלבונים רקומביננטיים, מיצוי ממקורות טבעיים, ייצור אין ויטרו וסינתזת פפטידים. חלק משיטות אלו מבוצעות בתהליכים אוטומטיים לייצור בתפוקה גבוה בתנאים המונעים דנטורציה של החלבון, אשר עלול לפגוע ביכולת הקישור שלהם, דבר ההופך את המערך לחסר תועלת.
חלבונים רגישים מאוד לשינויים בסביבתם הטבעית. עובדה זו מציבה אתגר לשמירה על יציבות מערכי החלבון לפרקי זמן ממושכים. בשיטת אין סיטו התגברו על אתגר זה על ידי סינתזה של החלבונים על גבי המשטח, ישירות מדנ"א, בעזרת מערכת ביטוי חלבונים ללא תאים. הדנ"א היא מולקולה יציבה, ולכן היא מתאימה לאחסון לטווח ארוך. זאת ועוד, גישה זו עוקפת את התהליכים המייגעים והיקרים של הפרדת חלבונים ושיבוט בעזרת דנ"א, שכן החלבונים במערך מופקים ומוטבעים בשלב אחד על פני המשטח.
סוגי מיקרו מערכים

ישנם שלושה סוגים של מיקרו מערכי חלבון המשמשים לקביעת הפעילות הביוכימית של חלבונים:
מיקרו מערכים אנליטיים (הידועים גם כמקרו מערכים לוכדים) - ספרייה של נוגדנים, אפטמרים או מולקולות קטנות מהונדסות מעוגנות על פני משטח תמיכה ומשמשות כמולקולות קושרות באופן ספציפי חלבון מטרה. למערך מוסיפים את תמיסת המטרה המכילה מרכיבים חלבוניים, כגון ליזט תאים (ציטופלזמת תאים). כאשר מולקולת המטרה או חלבון המטרה מתקשרים למערך מופיע אות הקישור המתגלה בעזרת שיטות גילוי כימיות, אופטיות ומגנטיות, בהתאם לאופיו של האות. באופן זה ניתן ללמוד על רמות ביטוי של חלבונים במדגם, זיקה וספציפיות הקישור.
מיקרו מערך זה הוא שימושי במיוחד להשוואת ביטויי חלבון בתמיסות שונות. לדוגמה, ניתן ללמוד על השפעת של טיפולים שונים שבוצעו בתאים על ידי השוואת הליזט של התאים שעברו טיפול כנגד הליזט של תאי בקרה. יישום נוסף הוא זיהוי ואפיון של רקמות חולות.
מיקרו מערכים של חלבון פונקציונלי (הידוע גם כמערכי חלבון מטרה) - במיקרו-מערכים אלו קושרים מספר גדול של חלבונים לפני השטח, המשמשים לזיהוי אינטראקציות ספציפיות כגון חלבון-חלבון, חלבון-דנ"א, חלבון-רנ"א, חלבון-פוספוליפיד, וחלבון-מולקולות קטנות, זאת כדי לבדוק פעילות אנזימטית, זיהוי נוגדנים, ולהוכחת הקישור הסלקטיבי שלהם. במערך זה מעגנים חלבונים, או מקטע חלבוני. ניתן לחקור את הפעילות הביוכימית של כל הפרוטאום בניסוי יחיד בעזרת מערך זה.
מיקרו מערך חלבוני בפאזה הפוכה - משתמשים במיקרו מערכים אלו כאשר בוחנים דגימות מורכבות, כגון ליזט של ריקמה. הליזט מוטבע על פני המשטח ואליו מוסיפים נוגדנים כנגד חלבון המטרה בליזט. נוגדנים אלו מזוהים בדרך כלל על ידי מבחני כמילומינסנציה, פלואורסצנציה או צבע. פפטידי ביקורת הספציפיים לנוגדנים מודפסים על משטח התמיכה כדי לאפשר כימות חלבון בליזט. מיקרו מערכים אלו מאפשרים קביעת נוכחות של חלבונים שעברו שינוי מבני, או אלמנטים אחרים ספציפיים המאפיינים מחלות.
זיהוי

בשיטות זיהוי מערך חלבונים חייב להיווצר אות גבוה ורעש רקע נמוך ככל שניתן. השיטה הנפוצה היא תיוג פלואורסצנטי, אשר רגישה מאוד, בטיחותית ומותאמת לעבודה עם סורקי לייזר זמינים. ניתן להשתמש בתגים נוספים, כגון תגי זיקה, פוטוכימי או רדיו-איזוטופי. דא עקא, תגים אלו המחוברים למולקולות המטרה יכולים להפריע לקישור בין מולקולות אלו לחלבון המעוגן. מספר שיטות זיהוי הנמנעות משימוש בתגים הן: תהודה פלסמונית מקומית, ננו-צינורית פחמן, חיישני ננוחוטי פחמן (שבו הזיהוי מתרחש באמצעות שינויים במוליכות) ומערכות מיקרו-אלקטרו מכניות (MEMS). שיטות אלו הן שיטות חדישות יחסית ואינן מתאימות עדיין לגילוי אינטראקציות חלבון בתפוקה גבוהה. עם זאת, הן בעלות פוטנציאל לשימוש עתידי.
יישומים

ישנם חמישה תחומים עיקריים בהם משתמשים במיקרו מערכי חלבון:
אבחון: זיהוי של אנטיגנים ונוגדנים בדגימות דם לשם קביעת פרופיל של סרום או לזיהוי סמנים ביולוגיים חדשים עקב מחלה, ניטור התקדמות מחלה, תגובה לטיפול הניתן ברפואה אישית וניטור איכות הסביבה ומזון.
פרוטאומיקה: פרופיל ביטוי חלבון, כלומר אילו חלבונים מתבטאים בליזט של תא מסוים.
אנליזת תפקוד חלבונים: זיהוי אינטראקציות בין חלבונים (למשל, זיהוי החלבונים המרכיבים קומפלקס חלבוני), אינטראקציות חלבון-פוספוליפידים, מולקולות קטנות, מערכים אנזימטיים (במיוחד מערכים של קינאזות) ואינטראקציות רצפטור-לגנד.
אפיון נוגדנים: אפיון תגובות צולבות (Cross-reactivity (אנ')), ספציפיות ומיפוי אפיטופים.
פיתוח תרופתי: פיתוח טיפולים ספציפיים לאנטיגנים, למחלות אוטואימוניות, סרטן ואלרגיות; זיהוי מולקולות קטנות היכולות לשמש כתרופות חדשות
אתגרים עתידיים

למרות ההשקעה המרובה שנעשתה על ידי מספר חברות, מיקרו מערכים חלבוניים אינם נמצאים בשימוש נרחב. היצרנים מצאו כי קשה למדי לטפל ולעבוד עם מערכות חלבוניות. מיקרו מערך חלבוני דורש שלבי הכנה רבים יותר מאשר מיקרו מערך הדנ"א.
האתגרים הם:
מציאת משטח ושיטת קיבוע המאפשרים לחלבונים לשמור על המבנה השניוני והשלישוני, כדי לשמר את הפעילות הביולוגית שלהם והאינטראקציות עם מולקולות אחרות.
ייצור מערך עם חיי מדף ארוכים, כך שהחלבונים על המערך לא יעברו דנטורציה לאחר פרק זמן קצר.
זיהוי ובידוד נוגדנים או מולקולות קושרות אחרות כנגד כל החלבונים בגנום האנושי.
כימות רמות חלבון הנקשר למערך, תוך הבטחת רגישות גבוהה והימנעות מרעשי רקע.
שחרור החלבון הקשור למערך על מנת לבצע אנליזות נוספות עליו.
צמצום קישורים לא ספציפיים לפני המשטח.
הגדלת הקיבולת של המיקרו מערך כדי לאפשר ייצוג של פרוטאום שלם.
שיפור רגישות השיטה לזיהוי חלבונים נדירים, כגון מולקולות המשמשות ליצירת אותות ביולוגיים וקולטנים, שכן חלבונים נפוצים יותר ממסכים את זיהויים. חלבונים נדירים אלו הם בעלי חשיבות רבה בהיבט הרפואי.
ראו גם

מערך DNA
ביו שבב
ביוננוטכנולוגיה