Dr. Gheorghe Păun

Update: 04.11.2014 - Dr. Gheorghe Păun, Membru al Academiei Române, Secţia Ştiinţa şi Tehnologia Informaţiei (2012)
- 24 oct. 2014, Discurs de recepţie susţinut de Acad. Gheorghe Păun
cu titlul "Căutând calculatoare în celula biologică - După 20 de ani"

"Modelele cu care lucrăm sunt de natură matematică, punctul de vedere platonician ne asigură că totul este descoperire, pentru că matematica însăşi este realitate revelată. Da, dar s-a convenit că noţiunile, conceptele, teoriile şi modelele sunt inventate, teoremele descoperite, demonstraţiile inventate. Pentru a continua alternanţa, putem adăuga că aplicaţiile sunt descoperite. Modelele sunt, deci, considerate invenţii. Modelele se aşază pe structuri care există, dar nu au primit încă nume. Un model de calcul nu poate fi „văzut” într-o celulă decât de un informatician care are deja în minte modele de calcul.

De pildă, procesele numite de biologi simport şi antiport există, funcţionează dintotdeauna în modul lor ingenios, dar ele nucalculează decât pentru matematicianul care caută un model de calcul bazat pe trecerea de „obiecte” dintr-un compartiment al celulei în altul. „Calcul prin comunicare”, am căutat o vreme aşa ceva, intuind că există, şi am avut rezolvarea atunci când un biolog (Ioan Ardelean) mi-a vorbit despre operaţiile de simport şi antiport. Un model mai degrabă descoperit decât inventat. Dar, o descoperire care nu s-a făcut prin scoaterea la lumină a obiectului descoperit, ci prin suprapunerea pe o felie de realitate a unui model intuit, similar unor modele existente deja şi actualizat în dialogul dintre limbajul formal şi realitate. Invenţie şi descoperire în acelaşi timp", Discurs de recepţie susţinut de Acad. Gheorghe Păun.
Sursa imagine: Academia Româna, http://academiaromana.ro (Acad. Solomon Marcus și Acad. Gheorghe Păun)

„Viaţa este calcul. Fiecare celulă în parte citeşte informaţie dintr-o memorie, o rescrie, primeşte date de intrare (informaţie asupra mediului), procesează date şi acţionează conform rezultatelor tuturor acestor calcule. Pe total, milioanele de celule care populează biosfera efectuează cu siguranţ mai mulţi paşi de calcul pe unitatea de timp decât toate calculatoarele oamenilor puse la un loc.” M. Gross, cap. 2 („Molecular Computation”) din volumului colectiv Non-Standard Computation (T. Gramss, S. Bornholdt, M. Gross, M. Mitchel, Th. Pellizzari, eds., Wiley-VCH, Weinheim), 1998.

- „Dumnezeu, spune Galilei, a scris doua cărți: Biblia și Cartea naturii. Biblia a fost scrisă în limbaj omenesc. Cartea naturii a fost scrisă în limbajul matematicii. De aceea, limbajul Bibliei este nepotrivit pentru a vorbi despre natură. Cele două trebuie studiate independent una de alta.”
- "Dumnezeu inițiază știința și o urmărește cu interes, dar nu intervine. Este de fapt relația dintre știință și Biblie de-a lungul mileniilor. Biblia inițiază efortul științific și așează în mintea noastră conceptul unui Dumnezeu care privește „să vadă” la ce concluzii ajungem, dar nu ne impune un canon intelectual. Fiecare descoperire științifică este corolarul unei lărgiri a orizontului biblic. Eratostene a calculat dimensiunea Pământului și distanța până la Soare în timp ce supraveghea traducerea Bibliei în limba greacă la biblioteca din Alexandria. Pavel și Ioan au introdus conceptul Logosului întrupat și a răscumpărării materiei, îndemnând filozofia greacă să se întoarcă de la studiul ideilor la înțelegerea naturii. Vor trece însă 1500 de ani până când Reformațiunea va elibera teologia de greci. Kepler și Galilei au fost pentru știință ceea ce Luther a fost pentru teologie. Newton a fost un reprezentant al trezirii profetice care a însoțit spiritual secolul rațiunii. Relativitatea și fizica cuantică au însoțit redescoperirea Bibliei ebraice ca o alternativă de gândire holistică și nelineară la dualismul grec și logica lui Aristotel".
Ref.: Edmond Constantinescu, Dumnezeu nu joacă zaruri, Editura Majesty Press, Arad, 2008

- Dr. Gheorghe Păun is Senior researcher at the Institute of Mathematics of the Romanian Academy / member of RGNC (Spain)

- Corresponding Member of The Romanian Academy (1997)
- Member of Academia Europaea (2006)
- Included, by Thomson-Reuters Institute for Scientific Information, ISI, in the ISI Highly Cited Scientists: http://isihighlycited.com/
- "Gheorghe Lazar" award of the Romanian Academy, 1981.
- Honorary member and Doctor Honoris Causa of the International Academy of Informatization, Chisinev branch, 1998.

In Honour of Gheorghe Paun's 60th Birthday
- Ninth Brainstorming Week on Membrane Computing - BWMC11 (31st jan-4th feb 2011)
- University of Sevilla, Spain, Research Group on Natural Computing
Ref. : www.gcn.us.es/?q=9bwmc

Main Research Interests:

• Formal language theory (and applications)
• DNA Computing
• Membrane Computing (initiator of this area - http://esi-topics.com, February 2003, and P systems ("P" from "Paun")- http://ppage.psystems.eu)

"Gheorghe Păun had a powerful influence on the development of theoretical computer science, especially the area of natural computing. He is the inventor of the new rapidly developing area of biocomputing - computing using membrane systems, or P systems. Due to the results and ideas of Gheorghe Păun in biocomputing the team of scientists working successfully in this direction was formed in the Institute of Mathematics and Computer Science."
Source: A tribute in honour of his 60th birthday, Computer Science Journal of Moldova, vol.18, no.2(53), 2010(pdf)

Course materials:
- Gh. Paun. Membrane computing: power, efficiency, applications. Slides. [pdf]
- Gh. Paun. Introduction to membrane computing. [pdf]
- Gh. Paun. Spiking neural P systems: a tutorial. [pdf]

Ref.: www.cs.ioc.ee/yik/schools/win2007/paun.php

Mathematical Books:
- Membrane Computing. An Introduction, Springer-Verlag, Berlin, 2002

Ref.: http://www.imar.ro/~gpaun/

"Sunt fenomene care nu pot fi modelate „la scară”, precum avioanele în tunelul aerodinamic – e cazul proceselor sociale, biologice, cosmice. E nevoie atunci de modele matematice. Ieftine, puternice, relevante, repetabile – cu menţiunea că de multe ori modelele sunt atât de complexe că nu pot fi studiate teoretic. Fie matematica de azi nu e pregătită pentru a le studia, fie pur şi simplu acest lucru este principial imposibil (matematica are limite pe care ea însăşi şi le-a definit şi identificat – vezi teoremele lui Godel, limitele calculabilităţii / algoritmicităţii, etc.). Şi atunci apare calculatorul, simularea. Se pune modelul într-un program şi se experimentează în lumea digitală, reglând parametri şi legături între ei şi observând pe ecran evoluţia procesului respectiv. Simplu în principiu, adesea extrem de util-relevant-eficient, cerând însă modele inspirate, programe bune şi calculatoare puternice."
Maria-Diana POPESCU, Interviu cu academician Gheorghe PĂUN, membru al Academiei Europene, "Viaţa eternă? - Existenţe virtuale în memoria unui calculator cosmic"
Source: http://www.agero-stuttgart.de

- In in Honour of Gheorghe Paun, Carlos Martín-Vide, Victor Mitrana (Eds.): Grammars and Automata for String Processing: From Mathematics and Computer Science to Biology 2003

- http://www.upitmedia.ro/

Natural Computing

1. artificial neural networks (McCulloch and Pitts 1943)
2. genetic algorithms (Holland 1975), the Splicing model (Head 1987), Molecular Computing (Adleman 1994)
3. P systems (Paun 1998)

"At the present time, Natural Computing consists of three branches. The first is based on observations of the brains operation and has as a theoretical model, artificial neural networks (McCulloch and Pitts 1943). The second branch is based on the properties of DNA and it has as precedents genetic algorithms created by (Holland 1975), the Splicing model (Head 1987), and Molecular Computing (Adleman 1994). The third branch of Natural Computing is based on the operation of the cells and has P systems (Paun 1998) as a theoretical model. Genetic algorithms and neural networks have been implemented on conventional electronic computers. DNA-based molecular computing has been implemented in the laboratory. P systems have yet to be implemented electronically or biologically."
Source: http://www.gcn.us.es/

Theory and Construction of Molecular Computers (Japan, 1996-2001)

Molecular Computation Project (MCP) is an attempt to harness the computational power of molecules for information processing.
"Information processing on the molecular scale has been sought in several ways other than Adleman's, but the DNA computation is inherently different from other previous approaches: it aims the construction of a general-purpose computer based on the theory of universal computation. This goal seems to be hinted by the nature of DNA molecules, that is, an arbitrary concatenation of four natural bases forms one DNA sequence."
- Publication list of MCP

Ref.: http://hagi.is.s.u-tokyo.ac.jp/MCP/

From Turing machines to molecular computers

- Maya Kahan, Binyamin Gil, Rivka Adar, Ehud Shapiro, Towards molecular computers that operate in a biological environment, 2008 (pdf)

Note: Prof. Shapiro (Weizmann Institute of Science) was involved with the Japanese Fifth Generation Computer Project during the '80s and published numerous scientific papers in the area of concurrent logic programming languages. In the early '90s, Shapiro's innovative research in programming languages led to the establishment of Ubique, a company that develops interactive online environments. Shapiro's design of a universal molecular computer, which inspired the creation of the molecular automaton, was awarded a U.S. patent.

Journal of Computer-Aided Molecular Design: www.springerlink.com/content/102928/

---