來(lái)源： 中國科技網(wǎng)   作者： 常麗君

   中國科技網(wǎng)訊 據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月8日（北京時(shí)間）報道，美國加州斯克里普斯研究院和以色列理工學(xué)院科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種生物計算機，目前可用于破譯存儲在DNA芯片中的加密圖像。這是首次通過(guò)實(shí)驗演示基于DNA計算的分子圖像密碼系統。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《應用化學(xué)》上。

    電子計算機由硬件、軟件、輸入和輸出4個(gè)部分構成，輸入、輸出的是電子信號，硬件是各種金屬、塑料、導線(xiàn)、晶體管的復雜組合，軟件是一系列電子信號形式的機器指令。而生物計算機這4個(gè)部分全是分子，所有生物系統甚至整個(gè)有機生物界、每個(gè)人都是一臺生物分子計算機，其硬件和軟件是復雜的生物分子，分子之間能有邏輯地進(jìn)行“交談”。它們互相激活，執行某個(gè)預定的化學(xué)反應。輸入是一種經(jīng)過(guò)特殊預定變化的分子，遵循一套特殊的法則（軟件），這種化學(xué)計算過(guò)程的輸出，是另一種明確規定好了的分子。

   新開(kāi)發(fā)的生物計算機是把化學(xué)成分和一種裝有溶液的管子連接在一起，溶液中混合著(zhù)各種不同的小DNA分子、經(jīng)過(guò)選擇的DNA酶和ATP（三磷酸腺苷）。“這是一種清澈的溶液，你看不到任何東西。”領(lǐng)導該研究的以色列理工學(xué)院教授艾胡德•柯南說(shuō)，“當分子開(kāi)始相互作用，我們就可以靜候結果。還可以調整混合液中DNA和DNA酶改變處理過(guò)程，以得到想要的結果。”

   生物計算機是根據圖靈機的模型設計的，圖靈機的操作與DNA鏈極為相似。閱讀開(kāi)端從一個(gè)字母到另一個(gè)字母，在每個(gè)位點(diǎn)都執行4步操作：閱讀字母；用另一個(gè)字母替代該字母；改變它的內部形態(tài)；移動(dòng)到下一個(gè)位置。一張指令表就是翻譯規則或翻譯軟件，指示這些操作。“我們的設備是圖靈機的簡(jiǎn)化版。”柯南說(shuō)。

   柯南還指出，對于傳統計算任務(wù)而言，電子計算機速度更快、更可靠，生物計算機的主要優(yōu)勢在于其生物特性。人們能把大量信息經(jīng)過(guò)加密存儲在DNA芯片中，生物計算機處理單個(gè)步驟雖然比電子計算機要慢，但它能平行處理數萬(wàn)億的化學(xué)步驟，使整體計算過(guò)程非?？?。“這種技術(shù)讓我們能在一個(gè)芯片中印上數百萬(wàn)像素，經(jīng)過(guò)加密后，這種芯片能存儲的圖像數量可以達到天文數字。”

   此外，這種設備能直接和生物系統甚至活的有機生物相互作用，因為分子計算機的4個(gè)組成部分之間都不需要接口，溶液中的分子會(huì )以一種瀑布般方式按照編好的程序進(jìn)行化學(xué)反應。（記者 常麗君）

   總編輯圈點(diǎn)

   一個(gè)是藏在生物體內的遺傳密碼，一個(gè)是天才數學(xué)家發(fā)明的計算機原型，很難講它們之間驚人的相似性是否可以稱(chēng)為“巧合”。和傳統計算機相比，DNA計算機具有體積小、存儲大、耗能低等特點(diǎn)，特別是本文提到的并行性，更是羨煞旁人的絕活。尤其讓人興奮的是，文中說(shuō)這種設備能直接與活的有機生物相互作用。換而言之，傳說(shuō)中的“人機合一”將有機會(huì )成為現實(shí)——它不僅能解決很多現在讓人束手無(wú)策的疑難病癥，還可以當作能夠讓人“更聰明”的超級外接設備！

  《科技日報》(中國科技網(wǎng))