DNA分子計算機是公認的下一代計算機,而實現DNA計算的一個重要基礎就是基於DNA分子的邏輯門,這是當前計算機科學研究領域的一個熱點,也是一個難點。不久前,中國科學家在這一領域取得重要進展,研製的新型“DNA邏輯門”系統的穩定性大大增強。相關研究結果已發表在3月出版的著名化學雜誌《德國應用化學》上。
在計算機世界裏,硅是製造芯片的材料之王。然而,基於硅材料的傳統電子計算機將在未來一二十年內達到物理極限,因此必須要找到更好的替代物。專家普遍認為,DNA分子計算機有可能解決電子計算機發展的瓶頸問題,是未來計算機發展的方向之一。
DNA分子計算機是一種生物形式的計算機,是計算機科學和分子生物學相結合而發展起來的新興研究領域。
它誕生於1994年,發明人是萊昂那多·阿德萊曼。他用“試管”DNA計算機做實驗,測試出了DNA計算機的可行性。DNA計算機以核苷酸為內存,且具有超大規模並行結構,其最大的優點在於驚人的存貯容量和運算速度。1立方米的DNA溶液,可存儲1萬億億的二進制數據。十幾個小時的DNA計算,相當於所有電腦問世以來的總運算量。因此,未來計算機的芯片和磁盤都可以用DNA溶液來代替,其強大的功能將令人驚訝。而且,DNA計算消耗的能量非常小,只有電腦的十億分之一。正是由於DNA計算機具有強大的並行運算和超高的存儲能力,DNA計算機將可能解決一些電子計算機難以完成的複雜問題,也可能在體內藥物傳輸或遺傳分析等領域發揮重要作用。
雖然DNA計算機潛力無窮,但是當前仍然有許多瓶頸技術和基礎問題需要解決,其中基於DNA分子的邏輯門就是實現DNA計算的一個重要基礎。中國科學院上海應用物理研究所的樊春海研究員與上海交通大學的賀林院士、張治洲教授通過深入的學科交叉與合作,應用DNA核酶研製成功一類新型的“DNA邏輯門”。這一系統的新特色在於排除了以往DNA邏輯門設計中RNA核苷的參與,僅單純應用DNA分子,從而使系統的穩定性大大增強。 (記者 鄭楊)