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生物計算機的優勢

1983年,美國提出了生物計算機的概念。此後,各個發達國家開始研制生物計算機。生物學家將仿生學應用於生物計算機領域,產生了生化分子框架生物計算機的觀點。目前,生物計算機仍處於蓬勃發展階段,國內外都在積極開發新的生物芯片。雖然生物計算機並沒有取得重大的顛覆性進展,但壹些學者甚至指出了生物計算機的壹系列缺點,如外界環境因素的幹擾、計算結果不可檢測、無法保證生化反應的成功率等。此外,很難在基於蛋白質分子的芯片上運行文本編輯器。但是,這些問題並不會影響生物計算機這個極具誘惑的領域的快速發展。隨著人類技術的不斷進步,這些問題終將得到解決,生物計算機的商業化將會到來。

生物計算機是全球高科技領域最具生命力和發展潛力的學科。這種計算機涉及很多學科,包括計算機科學、腦科學、分子生物學、生物物理學、生物工程、電子工程等相關學科。它的主要原料是生物工程技術生產的蛋白質分子,用作生物芯片。生物計算機芯片本身也具有並行處理的功能,其運算速度比最新壹代計算機快654.38+百萬倍,能耗僅為普通計算機的十億分之壹,存儲信息的空間僅為十億分之壹。生物計算機有許多優點,主要表現在以下幾個方面:

1.體積小,效率高。

生物計算機的面積可容納數億個電路,比目前的電子計算機高出數百倍。同時,不再具有計算機外形的生物計算機可以隱藏在桌角、墻壁或地板等地方,同時發熱和電磁幹擾也大大降低。

2.生物計算機的芯片持久性和可靠性。

生物計算機是永久性的,高度可靠。如果能發揮生物體本身的修復機制,即使芯片失效也能自我修復。(這是生物計算機極具吸引力的潛在優勢。)蛋白質分子可以自組裝,生成新的微電路,具有活性,所以生物計算機具有生物學特性。生物計算機不再像電子計算機壹樣,不能自動修復損壞的芯片。生物計算機可以發揮生物調節功能,自動修復受損芯片。因此,生物計算機可靠性高,不易損壞,即使芯片出現故障,也能自動修復。因此,生物計算機芯片具有壹定的持久性。

3.生物計算機的存儲和並行處理

與傳統的電子計算機相比,生物計算機在存儲方面有很大的優勢。壹克DNA存儲的信息量可相當於壹萬億張光盤,存儲密度是常用磁盤存儲的6543.8+0000億至6543.8+0000億倍。生物計算機還具有超強的並行處理能力。邏輯運算可以通過狹窄區域內的生化反應實現,數百億個DNA分子構成大量DNA計算機進行並行運算。特別是生物神經計算機具有良好的並行分布式存儲和廣義容錯性。它在處理Boltzmann自動機模型和壹些非數值問題方面顯示出巨大的潛力。真正放下馮諾依曼模型,實現智能化。

生物計算機的數據傳輸和通信過程簡單,並行處理能力可與超級電子計算機相媲美。DNA分子堿基的不同排列順序作為計算機的原始數據,相應的酶通過生化變化對DNA堿基進行基本操作,可以實現電子計算機的各種功能。

生物計算機包含大量遺傳物質工具,可以同時進行數百萬次計算。傳統的電子計算機以目前的速度逐個測試所有可能的解,生物計算機同時處理每個分子庫中的所有分子,而不是依次分析可能的答案。電子計算機相當於有壹串鑰匙,每次用壹把鑰匙開鎖,而生物計算機壹次用幾百萬把鑰匙,計算速度將比現有的超級計算機快100萬倍。生物計算機的運算次數可以高達壹秒或更高。進壹步發展並與其他高新技術相結合將有廣闊的前景。

4.發熱和信號幹擾

生物計算機組件是由有機分子組成的生化組件,靠化學反應工作,所以;它只需要壹點能量就能工作,所以不會像電子計算機壹樣。工作壹段時間後,身體會發熱,生物計算機的電路之間沒有信號幹擾。

5.數據錯誤率

DNA鏈的另壹個重要性質是雙螺旋結構,其中堿基A和堿基T,堿基C和堿基G形成堿基對。每個DNA序列都有壹個互補序列。這種互補性是生物計算機的獨特優勢。如果DNA的雙螺旋序列出現錯誤,修飾酶可以參考互補序列來修復錯誤。雙螺旋結構相當於電腦硬盤的RAID1陣列,壹個硬盤是另壹個硬盤的鏡像。當第壹個硬盤損壞時,可以通過第二個硬盤修復數據。生物計算機本身具有修改錯誤的特性,所以生物計算機的數據錯誤率低。

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