定義
生物計算機也稱仿生計算機,主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子,并以此作為生物芯片來替代半導體硅片,利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播,當波沿著蛋白質分子鏈傳播時,會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍,它具有很強的抗電磁干擾能力,并能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當于普通計算機的十億分之一,且具有巨大的存儲能力。生物計算機具有生物體的一些特點,如能發揮生物本身的調節機能,自動修復芯片上發生的故障,還能模仿人腦的機制等。
簡介
生物計算機是以核酸分子作為“數據”,以生物酶及生物操作作為信息處理工具的一種新穎的計算機模型。生物計算的早期構想始于1959年,諾貝爾獎獲得者Feynman提出利用分子尺度研制計算機;20世紀70年代以來,人們發現脫氧核糖核酸(DNA)處在不同的狀態下,可產生有信息和無信息的變化??茖W家們發現生物元件可以實現邏輯電路中的0與1、晶體管的通導或截止、電壓的高或低、脈沖信號的有或無等等。經過特殊培養后制成的生物芯片可作為一種新型高速計算機的集成電路。1994年,圖靈獎獲得者Adleman提出基于生化反應機理的DNA計算模型;在生物計算機方面突破性工作是北京大學在2007年提出的并行型DNA計算模型,將具有61個頂點的一個3-色圖的所有48個3-著色全部求解出來,其算法復雜度為,而此搜索次數,即使是當今最快的超級電子計算機,也需要13 217年方能完成,該結果似乎預示著生物計算機時代即將來臨。
其主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子,并以此作為生物芯片。生物芯片比硅芯片上的電子元件要小很多,而且生物芯片本身具有天然獨特的立體化結構,其密度要比平面型的硅集成電路高五個數量級。讓幾萬億個DNA分子在某種酶的作用下進行化學反應就能使生物計算機同時運行幾十億次。生物計算機芯片本身還具有并行處理的功能,其運算速度要比當今最新一代的計算機更快。生物芯片一旦出現故障,可以進行自我修復,所以具有自愈能力。生物計算機具有生物活性,能夠和人體的組織有機地結合起來,尤其是能夠與大腦和神經系統相連。這樣,生物計算機就可直接接受大腦的綜合指揮,成為人腦的輔助裝置或擴充部分,并能由人體細胞吸收營養補充能量,因而不需要外界能源。它將成為能植入人體內,成為幫助人類學習、思考、創造、發明的最理想的伙伴。另外,由于生物芯片內流動電子間碰撞的可能極小,幾乎不存在電阻,所以生物計算機的能耗極小。