生物计算机及其主要种类

目前，计算机工业飞速发展，计算机技术日益成熟。然而目前晶体管的密度已接近当前技术的理论极限，发展空间似乎越来越小，所以人们不断寻找新的计算机结构。在很早以前人们就开始了生物分子电子学的研究，后来借鉴生物界的各种处理问题的方式（生物算法），提出了一些生物计算机的模型。

生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子做元件从而制成的生物芯片。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，大大超过人脑的思维速度。

把生物学和工程学结合起来制造生物计算机并不是梦想，美国南加州大学计算机科学家伦纳德?艾德曼曾经研制成功一台DNA计算机。用艾德曼的话说：“DNA分子本质上就是数学式，用它来代表信息是非常方便的，试管中的DNA分子在某种酶的作用下迅速完成生物化学反应。28.3gDNA的运行速度超过了现代超级计算机的10万倍．”如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。

目前，生物计算机主要有以下几类：

1. 生物分子或超分子芯片：立足于传统计算机模式，从寻找高效、体微的电子信息载体及信息传递体入手，目前已对生物体内的小分子、大分子、超分子生物芯片的结构与功能做了大量的研究与开发。“生物化学电路” 即属于此。

2. 自动机模型：以自动理论为基础，致力于寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本特征是集体计算，又称集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。

3. 仿生算法：以生物智能为基础，用仿生的观念致力于寻找新的算法模式，虽然类似于自动机思想，但立足点在算法上，不追求硬件上的变化。

4. 生物化学反应算法：立足于可控的生物化学反应或反应系统，利用小容积内同类分子高拷贝数的优势，追求运算的高度并行化，从而提供运算的效率。DNA计算机属于此类。
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