朱崇愷

DNA計(jì)算系統(tǒng)的藝術(shù)表示

近日，加州理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算和神經(jīng)系統(tǒng)以及生物工程學(xué)教授埃里克·溫弗瑞（Erik Winfree）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上展示了如何使用DNA實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算。這種系統(tǒng)類似于計(jì)算機(jī)，但它并不使用晶體管和二極管，而是使用分子來計(jì)算。計(jì)算輸入和輸出的數(shù)據(jù)可以是六位的二進(jìn)制數(shù)，例如011001。所展示的算法之一是確定輸入數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)（對應(yīng)上面的例子就是奇數(shù)）;第二個(gè)算法可以判斷輸入的是否是回文（例如101101就是一種回文，從左向右讀和從右向左讀都一樣）;還有一個(gè)算法可以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。

愛爾蘭都柏林梅努斯大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授達(dá)米恩·伍茲（Damien Woods）表示：“能夠在不改變硬件的情況下運(yùn)行任何類型的軟件程序，這點(diǎn)使得計(jì)算機(jī)變得非常有用。而現(xiàn)在我們使用分子實(shí)現(xiàn)了這一想法，其實(shí)質(zhì)是在化學(xué)反應(yīng)中嵌入算法來控制化學(xué)過程。特別設(shè)計(jì)的DNA鏈黏在一起構(gòu)建出邏輯電路，這也是執(zhí)行算法的基礎(chǔ)?！?/p>

雖然DNA計(jì)算機(jī)有可能執(zhí)行比《自然》雜志中描述的更復(fù)雜的計(jì)算，但溫弗瑞警告說，人們不應(yīng)指望就此更換標(biāo)準(zhǔn)的硅芯片計(jì)算機(jī)，這不是本研究的重點(diǎn)?！斑@些只是基本的計(jì)算，但它們可以教會(huì)我們像自組裝這樣的簡單分子過程是如何編碼信息和執(zhí)行算法的。而生物學(xué)已經(jīng)證明了，化學(xué)本質(zhì)上是以信息為基礎(chǔ)的，可以存儲(chǔ)信息，在分子水平上指導(dǎo)算法行為?！?/p>