基因计算机研究充满希望，本文主要内容关键词为：基因论文,计算机论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
正如人类基因组计划提醒我们的，遗传化学物质DNA （脱氧核糖核酸）具有令人生畏的信息储存能力。我们体内每一个细胞的小小细胞核中包含着构成整个人体的编码指令。计算机科学家现在正设法仿效自然，利用DNA建立一种完整的信息技术形式。
神奇
DNA计算技术的希望首先依赖于分子个体与硅芯片或其他电子存储器相比远为高效的信息存储能力。原则上，1毫克的DNA可以存储相当于100万张激光唱片的信息。它还能提供终极的关行处理速度，在同一时间进行数万亿次运算。
DNA计算技术的研究是6年前才开始的。当时，美国南加州大学的伦纳德·艾德尔曼利用一个充满DNA的试管解决了一个具体的数学问题， 令计算机界大为惊奇。在此之前，大多数科学家认为，这种以分子而非电荷形式处理数据的计算机不过是有超的理论化概念，在几十午之内将不会得到实际的验证。
艾德尔曼教授是一位受人尊敬的研究人员，他曾发明了目前被用于因特网通信的加密系统。他的报告促使世界各地的12个实验室开始这方面的研究工作。今天，许多科学家把DNA 计算技术看作是可以用来替代传统电子技术的各种新技术中的主要候选技术。传统电子技术将在2020年后的某个时候达到物理极限。
实验
今年，威斯康星麦迪逊大学的科学家在简化和按比例放大这种技术方面迈出了重要的一步。他们采取了不同于艾德尔曼和其他先驱者所进行的试管实验的办法，把DNA链固定到一块镀金的玻璃载片（一种DNA芯片）上。
其他研究人员则希望把DNA计算技术送回到活细胞中。在英国， 利物浦大学的马丁·阿莫斯在从《科学》杂志上读到艾德尔曼的论文后不久就开始钻研DNA计算技术。 他即将与沃里克大学的同行开始一项在转基因细胞内部模拟计算机逻辑电路的研究项目。他们打算在3 年内证明可以把简单的元件如“与”门和“或”门设计到细菌细胞中。
目前，这一领域还处在早期发展阶段：不论体外或体内，DNA 计算的所有潜在用途还只是纯理论的探讨。你可以想像一台能让人接触世间所有知识的超微DNA计算机，或者经过编程、在动脉中巡逻的细胞， 这些细胞能在脂肪沉积物引起心脏病之前将其去除。但是，要克服从软件开发到数据输入和输出等种种障碍还需要几十年的努力。艾德尔曼教授最初的论证解决了形式较为简单的“推销员难题”：在由14条单行道连接的七座城市之间找到最近的路途，但不能走回头路。他用DNA 单链代表每座城市及城市之间的道路，并为顺序编码，这样，每条道路“粘性的两端”就会根据DNA组合的化学规划与两座正确的城市相连。
然后，他在试管中把这些DNA链的几十亿个副本混合起来。 它们以无数种可能的组合连接在一起，但他却能通过为期一周的一系列生化反应找出解决问题的唯一答案：只经过每座城市一次的顺序最短的DNA 分子链。
未来
从那以后，DNA计算机已经处理了各种各样更为复杂的数学问题。 例如，美国普林斯顿大学的劳拉·兰德韦伯和同事们今年就解决了国际象棋中“马的难题”：找到马在棋盘上的不同位置，使它们不会彼此攻击。传统计算解决这些问题的速度要快得多。但是，如是DNA 计算机能像威斯康星大学的劳埃德·史密斯预言的那样在几年内以1 万亿的系数升级，许多新的可能性就会随之而来。例如，DNA 计算机能在如此大量的数据中找寻隐藏的模式，甚至击败电子超级计算机。
今天原始的DNA计算机用DNA列代表不同的变量。这些“组合计算”的速度必然很慢。与自然界的情况不同，它们不会利用DNA 全部的信息储存能力。要做到这一点将需要一个纳米级的装置来阅读遗传代码的每个字母，目前的技术还无法实现。
与此同时，科学家还在研究DNA的其他特征， 这些特征不仅能够用于储存信息，还能用于构成计算机集成电路的其他部件。其中一种特性就是自组（装），即互补的DNA 分子能够互相识别并在溶液中结合在一起。此外，DNA链也许还能像微小的线路一样导电。
英国剑桥大学的贾尔斯·戴维斯说：“也许我们能用选择性自组和分子识别来制造DNA电路。 ”戴维斯即将开始一项计划：研究不同化学顺序的DNA链导电能力。 根据生物分子开发新式计算机技术的一个意义在于：这种装置也许比硅装置更能与人体相容。很容易想像，以DNA 为基础的植入物能够根据患者的身体状况释放某种药物。科幻小说中描述的向大脑植入以DNA为基础的人造智能虽然看似遥远， 但也未必无法实现。