生物計算機的主要原料是生物工程技術產生的蛋白質分子,作為生物芯片,利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播。當波沿著蛋白質分子鏈傳播時,會引起蛋白質分子鏈中單鍵和雙鍵結構順序的變化。計算速度比最新一代計算機快10萬倍,具有很強的抗電磁干擾能力,可以徹底消除電路之間的干擾。下面就由小編為您介紹生物計算機有什么特點?
生物計算機有什么特點?
1.生物計算機的存儲與并行處理
生物計算機在存儲方面與傳統電子學計算機相比具有巨大優勢。一克DNA存儲信息量可與一萬億張CD相當,存儲密度是通常使用磁盤存儲器的1000億到10000億倍。
生物計算機還具有超強的并行處理能力,通過一個狹小區域的生物化學反應可以實現邏輯運算,數百億個DNA分子構成大批DNA計算機并行操作,生物計算機傳輸數據與通訊過程簡單,其并行處理能力可與超級電子計算機媲美,通過DNA分子堿基不同的排列次序作為計算機的原始數據,對應的酶通過生物化學變化對DNA堿基進行基本操作,能夠實現電子學計算機的各種功能。生物計算機中含有大量遺傳物質工具,能夠同時進行上百萬次計算。傳統電子計算機是以電流速度逐個檢驗所有可能的解決方案,生物計算機同時處理各分子庫中的所有分子,無需按照次序分析可能的答案。電子計算機相當于有一串鑰匙,一次用一把鑰匙開鎖,生物計算機在開鎖時一次用幾百萬把鑰匙,其計算速度也將比現有超級計算機快100萬倍。生物計算機運算次數可高達每秒1020或更高,進一步研制并結合其它高新技術,生物計算機具有廣闊前景。
2.生物計算機的芯片永久性
蛋白質分子可以自我組合,能夠新生出微型電路,具有活性,因此生物計算機擁有生物特性。生物計算機不再像電子計算機那樣,芯片損壞后無法自動修復,生物計算機能夠發揮生物調節機能,自動修復受損芯片。因此,生物計算機可靠性非常高,不易損壞,即使芯片發生故障,也可以自動修復。因此,生物計算機芯片具有一定的永久性。
3.生物計算機硬件
目前最可能成為生物計算機運算單元的,是DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)。由于DNA本身是依靠A、T、G、C四個獨立堿基構成,形成了一個四進制組合,與目前半導體開合動作所形成的二進制類似。科學家使用酶作為生物計算機的“硬件”,DNA作為其“軟件”,輸入和輸出的“數據”都是DNA鏈,把溶有這些成分的溶液恰當地混合,就可以在試管中自動發生反應,進行“運算”[2]。
生物計算機硬件需要操作DNA分子的酶分子,限制性內切酶主要用于切開包含限制性位點雙鏈DNA,鏈接酶則是實現DNA鏈的端點鏈接,聚合酶用于復制與合成DNA,外切酶選擇性破壞雙鏈或單鏈DNA分子。隨著生物計算機技術發展,還有許多酶正在逐漸開發和應用。
近幾年開發的DNA酶,是一種識別DNA單鏈特殊位點并切開的酶。限制內切酶有很大的應用空間,不同的酶可以用來開發不同的算法;例如,McrBC可以識別兩個距離較遠的甲基化位點,并在其中間切開特殊位點。廣義而言,能夠對DNA分子進行特異性操作的分子和溶液系統以及任何其他系統都構成了DNA計算機的硬件。以上就是小編為您介紹的生物計算機有什么特點?
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