Analyse der Informationsverarbeitung in molekularen Netzwerken mithilfe der Kommunikationstheoriediskreter Prozesse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Schober
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240733145

Das Ziel des vorgeschlagenen Forschungsprojekts ist die Analyse von Grundbausteinen biochemischer Netzwerke mithilfe eines kommunikationstheoretischen Modellsum einerseits, die fundamentalen Grenzen der Informationsverarbeitung in diesen Netzwerkenzu erforschen und anderseits die möglichen funktionalen Aspekte stochastischerMechanismen besser zu verstehen. Hierdurch erhoffen wir uns tiefere Einsichten in die Frage,in wieweit molekulare Netzwerke hinsichtlich ihrer Eigenschaften zur Informationsverarbeitungoptimiert sind.Im Einzelnen sollen Schranken für die Informationsrate von Übertragungen über einfache,biologisch relevante Modell-Systeme (so genannte Motife) mit und ohne Rückkopplung untersucht werden.Von besonderem Interesse ist hierbei das Wechselspiel zwischen der Zuverlässigkeit und den Kosten der Informationsübertragung. Die Analysen bauen im Wesentlich auf Konzeptender Poisson-Kommunikationstheorie auf, welche bereits erfolgreich zum Beweis fundamentaler Schranken zur Rauschunterdrückung in molekularen Netzwerkenverwendet wurden (Lestas et. al. [Nature, vol 467 (7312), 2010]). Im Laufe des Projekts soll diese Methodik durch Konzepte der Fourier-Analyse Boolescher Funktionen und der Booleschen Kinetik erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen