生物计算机的优点

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亓祉GU30
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1983年美国提出了生物计算机的概念。此后,各个发达国家开始研制生物计算机。 生物学家将仿生学运用到生物计算机领域,产生了生物化学分子构架生物计算机的观点。生物计算机目前仍旧处于蓬勃兴起阶段,国内外正在积极地研制新型生物芯片。尽管生物计算机尚未有取得重大颠覆性的进展,甚至部分学者提出生物计算机目前出现的一系列缺点,例如遗传物质的生物计算机受外界环境因素的干扰、计算结果无法检测、生物化学反应无法保证成功率等,此外,以蛋白质分子为主的芯片上很难运行文本编辑器。但这些并不影响生物计算机这个存在巨大诱惑的领域的快速发展,随着人类技术的不断进步,这些问题终究会被解决,生物计算机商业化繁荣将到来。
生物计算机是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科,该种计算机涉及多种学科领域,包括计算机科学、脑科学、分子生物学、生物物理、生物工程、电子工程等有关学科。它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子,并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能,其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍,能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一,存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物计算机有很多优点,主要表现在以下几个方面:
1. 体积小,功效高。
生物计算机的面积上可容纳数亿个电路,比目前的电子计算机提高了上百倍。同时,生物计算机,已经不再具有计算机的形状,可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方,同时发热和电磁干扰都大大降低。
2. 生物计算机的芯片永久性与可靠性
生物计算机具有永久性和很高的可靠性。若能使生物本身的修复机制得到发挥,则即使芯片出了故障也能自我修复。(这是生物计算机极其诱人的潜在优势)蛋白质分子可以自我组合,能够新生出微型电路,具有活性,因此生物计算机拥有生物特性。生物计算机不再像电子计算机那样,芯片损坏后无法自动修复,生物计算机能够发挥生物调节机能,自动修复受损芯片。因此,生物计算机可靠性非常高,不易损坏,即使芯片发生故障,也可以自动修复。因此,生物计算机芯片具有一定的永久性。
3. 生物计算机的存储与并行处理
生物计算机在存储方面与传统电子学计算机相比具有巨大优势。一克DNA存储信息量可与一万亿张CD相当,存储密度是通常使用磁盘存储器的1000亿到10000亿倍。生物计算机还具有超强的并行处理能力,通过一个狭小区域的生物化学反应可以实现逻辑运算,数百亿个DNA分子构成大批DNA计算机并行操作。尤其是生物神经计算机,具备很好的并行式分布式存储记忆,广义容错能力。在处理玻尔兹曼自动机模型和一些非数值型问题时表现出巨大潜力。真正摆.脱冯诺依曼模型,真正实现智能。
生物计算机传输数据与通讯过程简单,其并行处理能力可与超级电子计算机媲美,通过DNA分子碱基不同的排列次序作为计算机的原始数据,对应的酶通过生物化学变化对DNA碱基进行基本操作,能够实现电子学计算机的各种功能。
生物计算机中含有大量遗传物质工具,能够同时进行上百万次计算。传统电子计算机是以电流速度逐个检验所有可能的解决方案,生物计算机同时处理各分子库中的所有分子,无需按照次序分析可能的答案。电子计算机相当于有一串钥匙,一次用一把钥匙开锁,生物计算机在开锁时一次用几百万把钥匙,其计算速度也将比现有超级计算机快100万倍。生物计算机运算次数可高达每秒或更高,进一步研制并结合其它高新技术,生物计算机具有广阔前景。
4.发热与信号干扰
生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件,它们是利用化学反应工作的,所以;只需要很少的能量就可以工作了,因此,不会像电子计算机那样,工作一段时间后,机体会发热,而生物计算机的电路间也没有信号干扰。
5.数据错误率
DNA链的另一个重要性质是双螺旋结构,A碱基与T碱基、C碱基与G碱基形成碱基对。每个DNA序列有一个互补序列。这种互补性是生物计算机具备独特优势。如果错误发生在DNA某一双螺旋序列中,修改酶能够参考互补序列对错误进行修复。双螺旋结构相当于计算机硬盘RAID1阵列,一块硬盘位另一块硬盘的镜像,当第一块硬盘破坏时,可通过第二块硬盘进行数据修复。生物计算机自身具备修改错误特性,因此,生物计算机数据错误率较低。

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