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生物计算机

来源:世界科技报道 2006-11-22 12:17

( 生物谷配图)
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        20世纪70年代以来,人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处在不同的状态下,可产生有信息和无信息的变化。联想到逻辑电路中的0与1、晶体管的通导或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等等,科学家们激发了研制生物元件的灵感。这项研究中最著名的代表就是美国著名的生物化学家、国际电子分子生物风险学会主席詹姆士·麦卡里尔博士,他不仅是生物分子电子学的创始人之一,而且他带领一个6人小组在华盛顿近郊的一座普通楼房里,进行着生物芯片和生物计算机的开拓性研究。1982年,在法国秀丽的阿尔卑斯山上举行了首届生物计算机国际会议,来自世界各地的生物学家、化学家、物理学家、医学家、遗传学家、分子生物学家、微电子学家和计算机科学家们会聚一堂,探讨生物计算机的发展前景。

        经过特殊培养后制成的生物芯片可作为一种新型高速计算机的集成电路

          生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子,并以此作为生物芯片。生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多,甚至可以小到几十亿分之一米,而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构,其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级.如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能,其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍,能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一,存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物芯片一旦出现故障,可以进行自我修复,所以具有自愈能力。生物计算机具有生物活性,能够和人体的组织有机地结合起来,尤其是能够与大脑和神经系统相连。这样,生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥,成为人脑的辅助装置或扩充部分,并能由人体细胞吸收营养补充能量,因而不需要外界能源。它将成为能植入人体内,成为帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。另外,由于生物芯片内流动电子间碰撞的可能极小,几乎不存在电阻,所以生物计算机的能耗极小。

        把生物学和工程学结合起来制造生物计算机已不是天方夜谭。美国南加州大学计算机科学家伦纳德·艾德曼已研制成功一台DNA计算机。艾德曼说:“DNA分子本质上就是数学式,用它来代表信息是非常方便的,试管中的DNA分子在某种酶的作用下迅速完成生物化学反应。28.3g  DNA的运行速度超过了现代超级计算机的10万倍.”

        科学家们认为:生物工程是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科,加上计算机、电子工程等学科的专家通力合作,有可能在21世纪将实用的生物计算机推向世界。
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