什么是生物计算机?

王朝干货·作者佚名  2011-11-26
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所谓生物计算机是指以生物电子元件构建的计算机,而不是模仿生物大脑和神经系统中信息传递、处理等相关原理来设计的计算机.其生物电子元件是:如利用蛋白质具有的开关特性,用蛋白质分子制作成集成电路,形成蛋白质芯片,红血素芯片等等.如利用DNA化学反应,通过和酶的相互作用进行分子编码.生物计算机的特点是更小,更快,耗能低.目前,生物计算机还处于研制阶段,美国科技人员已经制出用于生物计算机的分子电路,它由有机物质的分子组成,由分子导线组成电路,只有普通计算机电路的千分之一大小.

所谓生物计算机是指以生物电子元件构建的计算机,而不是模仿生物大脑和神经系统中信息传递、处理等相关原理来设计的计算机.其生物电子元件是:如利用蛋白质具有的开关特性,用蛋白质分子制作成集成电路,形成蛋白质芯片,红血素芯片等等.如利用DNA化学反应,通过和酶的相互作用进行分子编码.生物计算机的特点是更小,更快,耗能低.目前,生物计算机还处于研制阶段,美国科技人员已经制出用于生物计算机的分子电路,它由有机物质的分子组成,由分子导线组成电路,只有普通计算机电路的千分之一大小.

生物计算机是根据生物大脑和神经系统中信息传递、处理等相关原理来设计的,用生物芯片替代目前计算机中使用的半导体,使计算机重量更轻、体积更小、速度更快、容量更大,最重要的是具有更高的人工智能,逐渐接近人脑的思维。

这种计算机的结构和运算原理与电子计算机完全不同,它接受的是输入的生物分子信息,并能在处理之后输出与生物分子有关的数据。报道说,以色列海法理工大学的研究人员在一块镀金芯片上,使用数种酶为计算机“硬件”,DNA(脱氧核糖核酸)为“软件”,输入和输出的“数据”都是DNA链。把溶有这些成分的溶液恰当地混合,就可以使其自动发生反应,进行“运算”。

作为硬件的酶和作为软件的DNA能与输入的数据DNA发生反应,对后者进行切割和连接,最终生成新的DNA输出数据。用生物技术处理反应后的溶液,便可读出这些数据。通过设计不同的DNA软件分子,就能对这种计算机进行编程,用以解决不同的问题。

以色列科研人员继2001年开发出类似的计算机后,替换了原先研制该计算机时使用的放射性标识材料,采用了新的溶液处理工艺等技术,使这种计算机能够运行的用DNA软件分子设计的程序由原先的765种猛增至10亿种,因此其运算分析能力大幅提高,有潜力觉察到细胞中与多种癌症有关的异常信使RNA(核糖核酸),为癌症诊断提供信息。

此外,研究人员还对这种计算机处理好的信息进行了加密,只有知道由某几种DNA短分子和数种酶组成的密钥的人才能破解该计算机输出的数据。

但科学家也指出,现在判断这种生物计算机是否有实用价值为时尚早。不过,科学家乐观地认为,它将来有可能用于帮助基因组测序工作,或进入生物体内寻找异常现象,有目的地释放或合成药物。

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