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DNA計算機的研究進展

201110在英國,用細菌研制出了生物邏輯門。

這是有史以來最先進的“生物電路”。這種生物邏輯門是模塊化的,它們可以安裝在壹起,從而為未來建立更復雜的生物處理器鋪平了道路。

2011美國9月,利用生物計算機破壞癌細胞。

這種生物計算機可以進入人體細胞。通過五種腫瘤特異性分子的邏輯組合分析,識別出特定的癌細胞,從而觸發癌細胞的破壞過程。這壹成果為開發特定的抗癌治療方法奠定了基礎。

2011 7月,以色列,利用生物計算機檢測許多不同類型的分子。

這種生物計算機可以同時自動檢測多種不同類型的分子,用於疾病診斷,控制藥物釋放,實現診療壹體化。

2009年,美國利用大腸桿菌開發了壹臺細菌計算機。

這臺細菌計算機可以解決復雜的數學問題。而且速度比任何矽基計算機都快得多。

2007年,在美國,通過DNA計算機實現了RNA幹擾機制。

這種DNA計算機可以進行基本的邏輯工作,可以應用於人工培養的腎臟細胞。科學家將其他物種的單個siRNA分子引入細胞,DNA計算機可以關閉編譯熒光蛋白的目標基因。

2006年,美國利用DNA計算機快速準確地診斷出禽流感病毒。

這種DNA計算機可以更快、更準確地檢測出西尼羅病毒、禽流感病毒等疾病。

2005年,在以色列,DNA軟件分子設計的6543.8+0億種程序在DNA計算機上運行。

這種DNA計算機采用了新的溶液處理技術等技術,可以運行6543.8+0億個用DNA軟件分子設計的程序,具有檢測細胞內與各種癌癥相關的異常信使RNA的潛力。為癌癥診斷提供信息。

2004年,中國第壹臺DNA計算機在上海交通大學問世。

這種DNA計算機是在以色列魏茨曼研究所的DNA計算機基礎上改進的,包括用雙色熒光標記同時檢測輸入和輸出分子,用測序儀實時監控自動操作過程,用磁珠表面反應固化反應提高可控性的操作技術等。,可以在壹定程度上完成模擬電子計算機處理0,1信號的功能。

2003年,美國,世界上第壹臺可以玩遊戲的交互式DNA計算機問世。

這種DNA計算機主要計算基於生化酶的簡單遊戲。

2002年2月,DNA計算機的研究更進壹步,日本奧林巴斯公司宣布共同開發出世界上第壹臺可以投入商業應用的DNA計算機。他們開發的DNA計算機由分子計算部件和電子計算機部件組成。前者用於計算分子的DNA組合,以實現生化反應並搜索和篩選出正確的DNA結果,而後者可以分析這些結果。據了解,今年將正式投入商業應用。

2001,11,以色列科學家成功研制出世界上第壹臺DNA計算機。它的輸出、輸入、軟件和硬件都是由DNA分子組成的,這些DNA分子在生物體內儲存和處理編碼信息。計算機只有壹滴水大小,比較原始,沒有相關應用,但卻是未來DNA計算機的雛形。次年,研究人員對其進行了改進,吉尼斯世界紀錄稱之為“最小的生物計算裝置”。

2000年,以色列,世界上第壹臺DNA計算機問世。

這是世界上第壹臺DNA計算機,可以解決壹些相對復雜的運算問題。當時還沒有實際用途,但代表著DNA計算機已經走出科幻時代,成為現實中的新興技術。

2000年,美國威斯康星大學麥迪遜分校的科學家在簡化和擴大這項技術方面邁出了重要的壹步。他們采用了不同於阿德勒曼和其他先驅進行的試管實驗的方法,將DNA固定在鍍金的載玻片上(壹種DNA芯片)。其他研究人員希望將DNA計算技術送回活細胞。在英國,壹些科學家已經進行了在轉基因細胞內模擬計算機邏輯電路的研究。

1994年,美國首次提出了DNA計算機的概念。

科學家們用壹個帶有特殊DNA的試管解決了著名的“推銷員問題”:有n個城市,壹個推銷員要從其中壹個城市出發,只旅行所有的城市,然後返回他出發的城市,尋找最短的路線。在當時,用最快的半導體計算這個問題至少需要兩年時間,但科學家用DNA計算只需要7天,這是非常驚人的,從而開辟了DNA計算機研究的新時代。

1994 165438+10月,美國計算機科學家L. Adleman用壹種不同尋常的方式解決了壹個非常著名的問題——漢密爾頓直達道路服務問題,俗稱“推銷員旅行問題”———DNA方式。它的基本內容是:假設壹個業務員要把產品賣到他經過的每壹個城市,但是為了節省時間,他每個城市只能經過壹次,路徑不能重復,路徑最短,問題是讓妳為這個業務員設計這樣壹條路徑。

隨著城市數量的增加,這個問題會變得越來越難。隨著難度的增加,尋找正確的路徑需要更強大的計算能力,最終使用最先進的超級計算機也會變得復雜。當城市數量達到數百個時,即使是最快的超級計算機也“望洋興嘆”,計算量可想而知。然而,使用DNA計算,問題就解決了。

阿德勒曼教授的靈感來自於DNA分子信息的表達。他巧妙地用DNA單鏈來表示每個城市和城市之間的道路,並對序列進行編碼。這樣,每條路的“粘性末端”就會按照DNA結合的生化規則,連接兩個正確的城市。然後,他在試管中混合這些DNA鏈的副本,它們以各種可能的組合連接在壹起。經過壹定時間的壹系列生化反應,他可以找到問題的唯壹答案,即每個城市只經過壹次的最短DNA分子鏈。

科學家認為,由於矽產業的材料尺寸限制,傳統電子技術將在2020年後的某個時候達到物理極限。因此,尋求新的替代技術具有非同尋常的意義。雖然阿德勒曼的實驗只解決了7個城市的問題,但這壹問題的解決突破了晶體矽材料的尺寸限制,使傳統計算方法難以或不可能解決的問題變得容易,開創了分子水平計算的先河,成為分子計算領域的裏程碑。

阿德勒曼的成功引起了全世界科學家的極大關註。1995年,來自世界各地的200多位專家進壹步探討了DNA計算機的可行性,認為在酶的作用下,可以通過DNA分子之間的生化反應,將壹個基因編碼轉化為另壹個基因編碼,轉化前的基因編碼可以作為輸入數據,反應後的基因編碼可以作為運算結果。利用這壹過程,可以制造出壹種新型的生物計算機。DNA計算技術被認為是取代傳統電子技術的各種新技術中的主要候選技術。

DNA計算機已成為世界上許多國家研究人員的研究熱點之壹,並取得了突破性進展,但仍處於理論研究和應用探索階段。

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