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DNA计算机

DNA计算机(DNA计算机的特点)

admin admin 发表于2022-09-21 16:02:56 浏览98 评论0

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本文目录

DNA计算机的特点

与传统的电子计算机相比,DNA计算机有着很多优点,比如:
1)体积小。其体积之小,可同时容纳1万亿个此类计算机于一支试管中。
2)存贮量大。1立方米的DNA溶液,可以存贮1万亿亿的二进制数据。1立方厘米空间的DNA可储存的资料量超过1兆片CD容量。
3)运算快。其运算速度可以达到每秒10亿次,十几个小时的DNA计算,相当于所有电脑问世以来的总运算量。
4)耗能低。DNA计算机的能耗非常低,仅相当于普通电脑的10亿分之一。如果放置在活体细胞内,能耗还会更低。
5)并行性。普通电脑采用的都是以顺序执行指令的方式运算,由于DNA独特的数据结构,数以亿计的DNA计算机可以同时从不同角度处理一个问题,工作一次可以进行10亿次运算,即并行的方式工作,大大提高了效率。
此外,DNA计算机能够使科学观察与化学反应同步,节省大笔的科研经费。

什么是DNA计算器


遗传物质DNA分子是一条双螺“长链”,链上布满核苷酸。DNA分子计算机就是用核苷酸的排列来表示各种信息。当计算机计算时,几种生物酶则充当加、减、乘、除。DNA计算机通过生物化学反应得出计算的结果。   DNA分子计算机最大的优点在于其惊人的存贮容量和运算速度。1立方米的DNA溶液,可存储1万亿亿的二进制数据。十几个小时的DNA计算,相当于所有电脑问世以来的总运算量。未来计算机的芯片和磁盘都用DNA溶液来代替,其强大的功能将令人惊讶。同时DNA计算消耗的能量非常小,只有电脑的十亿分之一。 现在DNA计算机最大的问题是很难检测其计算的结果。一旦这个问题得到解决,DNA计算机将会很快问世。

DNA计算机的特点是什么

DNA计算机的特点是:第一,DNA是分子,所以它是分子水平的计算机,因而体积非常小;第二,在相同体积下,它的存储容量、运算量都异乎寻常地大,例如1立方米的DNA计算机,可存储1万亿亿二进制位的数据,超过现在全世界所有计算机的存储容量的总和,它几天的运算量便相当于计算机面世以来全部计算机的总运算量;第三,耗能少,因为它的工作过程是一种生物化学反应,所以耗能量仅为一般计算机的10亿分之一;第四,智能水平高,因为它具有生物体特点,有生物活性,有自我复制和自我组合的能力;第五,能够植于生物体内工作。-DNA计算机

DNA计算机目前还处于实验阶段,离实现仍有很长距离,因此还谈不上实用和普及。

DNA计算机的基本原理

机器计算的历史可以追溯到1641年,当年18岁的法国数学家帕斯卡尔成功地制造了一台齿轮传动的八位加法计算机。这使人类计算方式、计算技术进入了一个新的阶段。后经过人们数百年的艰辛努力,终于在1945年成功地研制出了世界上第一台电子计算机。从此,人类进入了一个全新的计算技术时代。
从最早的帕斯卡尔齿轮机到今天最先进的电子计算机,其计算方式都是一种物理性质的符号变换,具体是由“加”和“减”这种基本动作构成的。然而,目前的DNA计算则有了本质性的变化。计算不再是一种物理性质的符号变换,而是一种化学性质的符号变换,即不再是物理性质的“加”、“减”操作而是化学性质的切割和粘贴、插入和删除。这种计算方式的变革是前所未有的。具有划时代的意义。
我们知道,DNA分子是一条双螺旋的长链,上面布满了“珍珠”即核苷酸,其上拥有四种碱基,分别为:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。DNA分子通过这些核苷酸的不同排列,能够表达出生物体各种细胞拥有的大量信息。数学家、生物学家、化学家以及计算机专家从中得到启迪。他们利用DNA能够编码信息的特点,先合成具有特定序列的DNA分子,使它们代表要求解的问题,然后通过生物酶的作用(相当于加减乘除运算),使他们相互反应,形成各种组合,最后过滤掉非正确的组合而得到的编码分子序列就是正确答案。-DNA计算机

什么是DNA计算机


DNA计算机是一种生物形式的计算机。它是利用DNA(脱氧核糖核酸)建立的一种完整的信息技术形式,以编码的DNA序列(通常意义上计算机内存)为运算对象,通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题。

DNA计算机的来历

2002年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。-DNA计算机

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机和掌上计算机。