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第22章 分子计算机

研究人员正在开发与目前使用的电子计算机截然不同的新计算机,分子计算机就是其中之一。

电子计算机是通过硅芯片上的电子来传送信息,而分子计算机是以生物分子(DNA和蛋白质等)的碱基排来传输信息,通过分子之间的化学反应来进行运算。如果在试管里加入经过适当加工的DNA(脱氧核糖核酸),就可以随意进行碱基排列,进而得出运算结果。

分子计算机有超排列性、节能性和小型的特点,前景非常看好。值得一提的是,分子计算机在电子计算机很难解决的排列问题上可以大显身手。

分子计算机的最初设想并无多大新意,其基本想法认为“计算”不是计算器和计算机独有的东西,而存在于人类所处的自然现象中。例如在往地上撒沙子时,尽管沙粒一颗颗往下落,但却可以形成一座呈放射状的沙山。可以认为,这种现象中包含形成放射状沙山的“计算”。

一般来讲,通常所说的“计算”有一些明确的目的。即使沙山中存在错综复杂的“计算”,也不能帮助我们检索出最短的出差路线。问题在于,我们如何控制这种自然界存在的“计算”能力,使之有目的地运算。

南加利福尼亚大学研究人员1994年首次成功地进行了这一试验,即在解决排列问题上加以应用。虽然此次试验规模很小,但充分预示了未来的可能性。以这一试验为契机,世界各国的开发工作变得活跃起来。

2002年1月,由日本奥林巴斯光学工业公司和东京大学组成的天空小组,成功地研制出用于解读基因的DNA计算机。这是一种由DNA计算部分和电子计算部分组成的混合计算机,在试管阶段的研究上迈进了一步,是世界上第一台有实用性的DNA计算机。今后,经过鉴定试验后,DNA计算机可望在基因诊断方面得到应用。

现阶段,分子计算机有望在解读需要进行大量计算的基因序列,以及在人体内进行诊断的医疗计算机等方面加以应用。分子计算机的用途现在还很有限,恐怕今后也不可能完全取代电子计算机。

然而,在研制出电子计算机的初期,其主要用途是进行特殊的科学技术计算,甚至有人预测世界上只有数台的需求量,未来10年、20年,也许还会出现令人耳目一新的台式计算柳和掌上计算机。

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