DNA计算机：下一代计算

抽象

“人体细胞和计算机处理和存储信息，在大致相同的方式。电脑卖场由数字0和1组成的字符串中的数据。万物与分子存储信息所代表的字母A，T，C和G” - 阿德勒曼

介绍

教科书读詹姆斯·沃森的“基因分子生物学”（1953年），阿德勒曼，南加州大学计算机科学家Univiersity发现对DNA计算的一种方式。

博士阿德勒曼出版发行的科学期刊“DNA计算机的发明”DNA计算的细节，在1994年首次和世界上生活的电脑不知道。

这里是一个发明新一代电脑的外观。

依据是什么？

DNA：脱氧核糖核酸

DNA是什么使你的基因和商店，你的细胞内的所有有关您的信息。

“DNA是编码和携带遗传信息的分子。它是一种蛋白质的结构图。DNA是双链分子一起举行核苷酸的碱基对之间的弱债券。在DNA的四种核苷酸，包含基地腺嘌呤（A） ，鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）的一个氧原子缺少的核苷酸中的糖含量 - 。从而前缀“脱氧”在自然界中，碱基之间只有A和T之间形成G和C，因此每个单链的碱基序列，可以推断，从它的合作伙伴“。

DNA具有独特的数据结构。上述定义清楚地说明了DNA链。核苷酸（基地）的间距为0.35纳米，沿着DNA分子的每一个数据密度为每英寸18兆位。

DNA计算性能

在细菌中，DNA可以复制率约500个碱基对的第二个。这是近10倍的速度与低错误率的棕褐色的人类细胞。这涉及到1000比特每秒。复制的酶的功能，就可以开始第二次复制之前就完成复制第一个DNA链。这样的速度是每秒2000位近。每增加一个链数据传输速率增加了1000比特每秒。

迭代速度最高数据传输速率。经过10次迭代的DNA被复制，在速度约为每秒1兆位。经过30次迭代，它提高到每秒1000千兆位。

超过10万亿个DNA分子可以放入一个面积不超过1立方米厘米（0.06立方英寸）大。 DNA计算机是有足够的能力，到10 TB的数据，在一段时间举行的10万亿次计算性能。

简单地说，DNA计算机可以执行一个惊人的数字计算，同时，具体而言，10 ^ 9计算每毫升每秒的DNA顺序！这是如何有效密度是现代硬盘的大约10万次以上。

“DNA单链不产生大的权力，但DNA可以被复制，让你有尽可能多的DNA，因为你需要执行非常困难的任务。奇怪的DNA计算机属性是，它可以测试所有解决方案的同时 - 一个真正的并行任务“。 - ，Tormod Guldvog（科学，技术Hypography）

任何晶体管的基电脑一般操作顺序的方式处理。一个冯·诺依曼机（现代CPU）重复“读取和执行”一遍又一遍的周期。而DNA计算机非冯·诺伊曼。在DNA计算机的电源来自内存容量和并行处理。

然而，DNA计算仍然是非常多一个科学家的梦想。他们希望利用庞大的数据储存能力的DNA，也可以执行的操作类似硅计算机生物分子。

哈密​​顿路径问题

哈密​​尔顿路径问题是一个典型的“货郎担”的数学问题，需要找到一个推销员如何可以访问多个城市，没有通过任何一个城市两次传球。这是非常简单，如果城市数量较少。但任何硅计算机找出变得很困难时，城市增加的数字。

的阿德勒曼使用标准的分子生物学技术来解决利用的基因是如何交互的可预见性。他首先生成所有可能的行程，然后选择正确的行程。这是对DNA的优势。这是小有组合技术，能够迅速产生许多不同的数据字符串。

最近的实验中说，“DNA计算机可以解决的问题，为多达15个城市。”

发明未来的计算机

魏兹曼系统

到现在为止，DNA处理器需要密集的抚育，已不限于特定的问题。以色列科学家埃胡德·夏皮罗和他的同事们设计了魏兹曼系统，使用DNA进行任何计算，几乎不需要人为干预。该系统模拟一个图灵机，这是计算的基本概念之一。这样一台机器检查数据一步一步，下一步应该怎么做基于这些数据作出决定。从理论上讲，任何图灵机可以做任何计算问题。在自然界中，DNA分子的工作在一个非常类似的方式，解压缩和重组到化学品的序列编码的信息。 - 自然杂志

以色列科学家的研究小组利用DNA创造一个可编程计算机，小于一滴水。

“长期的目标是最终建立自主的，可编程的分子计算装置，可以在体内运行，最终在人体内，并为”一个细胞的医生“功能 - 埃胡德·夏皮罗，计算机科学家（魏茨曼科学研究所） 。

基因分析的DNA计算机

奥林巴斯光学工业株式会社开发，该公司表示，是第一个商业实用的DNA计算机，专门在基因分析。与晃富山县，东京大学的助理教授一起在计算机研制成功

新的计算机被分为两个部分：一个分子计算组件和电子计算组件。前者计算出的DNA分子组合，实现化学反应，搜查，并拿出正确的DNA检测结果。后者执行的处理程序，并分析这些结果。基因分析，该公司将开始使用DNA计算机上一年的试行，并希望在商业基础上的研究人员在2003年提供服务。

开裂的代码。

A“DNA计算机”已经在第一时间找到正确的答案只能从超过一百万的计算问题可能的解决方案。在美国和他的同事们在南加州大学的伦纳德·艾德曼采用不同的DNA链，代表他们的问题中的20个变量，这可能是有史以来最复杂的任务，没有传统的计算机解决。研究人员认为，生物分子结构的复杂性可能允许DNA计算机在未来超越其电子。

玛雅：播放的tic-tac-toe的

科学家已经建立了DNA计算机的tic-tac-toe的发挥。 DNA计算机，是玛雅人，米兰Stojanovic的心血结晶，从哥伦比亚大学，新墨西哥大学的斯特凡诺维奇和Darko

这仅仅是一个开始

“DNA会最终取代硅芯片。一个单克干DNA，约一个半英寸的方糖大小，可容纳多达一万亿光盘的信息。我只是不知道如何！” - 阿德尔曼

参考和进一步阅读

- 阿德勒曼，LM，分子计算组合问题的解决方案，科学，226（1994），一○二一年至1024年

- [参考：“自然生物技术”

- “新科学家” - 杂志

- DNA计算机扮演的tic-tac-toe的迈克尔Stroh说：“巴尔的摩太阳报”2003年8月18日，罗伯特·S·博伊德，奈特里德报纸，2003年8月18日

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