生物計算機特點及未來發展

楊小虎

摘要：生物計算機具有體積小、效率高、消耗能量低、運行速度快、具備自我修復等特點，是未來計算機發展的重要方向之一。該文介紹了生物計算機的概念提出，探討了生物計算機的特點，分析了未來生物計算機發展前景。

關鍵詞：生物計算機；生物芯片；仿生學

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）33-7989-02

1 生物計算機

生物計算機也稱仿生計算機，實現了生物芯片替代半導體硅片的新型計算機。該種計算機涉及多種學科領域，包括計算機科學、腦科學、分子生物學、生物物理、生物工程、電子工程等有關學科。20世紀70年代以來，人們發現脫氧核糖核酸（DNA）處在不同的狀態下，可產生有信息和無信息的變化。科學家們發現生物元件可以實現邏輯電路中的0與1、晶體管的通導或截止、電壓的高或低、脈沖信號的有或無等等。經過特殊培養后制成的生物芯片可作為一種新型高速計算機的集成電路[1]。

生物計算機的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，并以此作為生物芯片。生物芯片比硅芯片上的電子元件要小很多，而且生物芯片本身具有天然獨特的立體化結構，其密度要比平面型的硅集成電路高五個數量級。讓幾萬億個DNA分子在某種酶的作用下進行化學反應就能使生物計算機同時運行幾十億次。生物計算機芯片本身還具有并行處理的功能，其運算速度要比當今最新一代的計算機更快。生物芯片一旦出現故障，可以進行自我修復，所以具有自愈能力。……