生物計(jì)算機(jī)主要是以生物電子元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。它利用蛋白質(zhì)有開(kāi)關(guān)特性，用蛋白質(zhì)分子做元件從而制成的生物芯片。其性能是由元件與元件之間電流啟閉的開(kāi)關(guān)速度來(lái)決定的。用蛋白質(zhì)制成的計(jì)算機(jī)芯片，它的一個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)只有一個(gè)分子大小，所以它的存儲(chǔ)容量可以達(dá)到普通計(jì)算機(jī)的十億倍。由蛋白質(zhì)構(gòu)成的集成電路，其大小只相當(dāng)于硅片集成電路的十萬(wàn)分之一。而且運(yùn)行速度更快，大大超過(guò)人腦的思維速度。
把生物學(xué)和工程學(xué)結(jié)合起來(lái)制造生物計(jì)算機(jī)并不是夢(mèng)想，美國(guó)南加州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家倫納德?艾德曼曾經(jīng)研制成功一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)。用艾德曼的話說(shuō)：“DNA分子本質(zhì)上就是數(shù)學(xué)式，用它來(lái)代表信息是非常方便的，試管中的DNA分子在某種酶的作用下迅速完成生物化學(xué)反應(yīng)。28.3gDNA的運(yùn)行速度超過(guò)了現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)的10萬(wàn)倍．”如讓幾萬(wàn)億個(gè)DNA分子在某種酶的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)就能使生物計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行幾十億次。
目前，生物計(jì)算機(jī)主要有以下幾類：
1. 生物分子或超分子芯片：立足于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模式，從尋找高效、體微的電子信息載體及信息傳遞體入手，目前已對(duì)生物體內(nèi)的小分子、大分子、超分子生物芯片的結(jié)構(gòu)與功能做了大量的研究與開(kāi)發(fā)。“生物化學(xué)電路” 即屬于此。
2. 自動(dòng)機(jī)模型：以自動(dòng)理論為基礎(chǔ)，致力于尋找新的計(jì)算機(jī)模式，特別是特殊用途的非數(shù)值計(jì)算機(jī)模式。目前研究的熱點(diǎn)集中在基本生物現(xiàn)象的類比，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、免疫網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)等。不同自動(dòng)機(jī)的區(qū)別主要是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接的差異，其基本特征是集體計(jì)算，又稱集體主義，在非數(shù)值計(jì)算、模擬、識(shí)別方面有極大的潛力。
3. 仿生算法：以生物智能為基礎(chǔ)，用仿生的觀念致力于尋找新的算法模式，雖然類似于自動(dòng)機(jī)思想，但立足點(diǎn)在算法上，不追求硬件上的變化。
4. 生物化學(xué)反應(yīng)算法：立足于可控的生物化學(xué)反應(yīng)或反應(yīng)系統(tǒng)，利用小容積內(nèi)同類分子高拷貝數(shù)的優(yōu)勢(shì)，追求運(yùn)算的高度并行化，從而提供運(yùn)算的效率。DNA計(jì)算機(jī)屬于此類。
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