生物計算機

　　研究蜻蜓的飛行制造出了直升機；對青蛙眼睛的表面“視而不見”，實際“明察秋毫”的認識，研制出了電子蛙眼；對蒼蠅飛行的研究，仿制出一種新型導航儀——振動陀螺儀，它能使飛機和火箭自動停止危險的“跟頭”飛行，當飛機強烈傾斜時，能自動得以平衡，使飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失；對蝙蝠沒有視力，靠發出超聲波來定向飛行的特性研究，制造出了雷達、超聲波定向儀等；對“變色龍”的研究，產生了隱身科學和保護色的應用……通過對自然界生物特性的研究與模仿，來為人類社會更好地服務，這門學科叫仿生學。
　　那么仿生學能不能應用到計算機領域中呢?
　　科學家通過對生物組織體研究，發現組織體是由無數的細胞組成，細胞由水、鹽、蛋白質和核酸等有機物組成，而有些有機物中的蛋白質分子像開關一樣，具有“開”與“關”的功能。因此，人類可以利用遺傳工程技術，仿制出這種蛋白質分子，用來作為元件制成計算機。科學家把這種未來計算機叫作“生物計算機”。
　　下面先讓我們來欣賞一下生物計算機的特異功能吧。
　　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。生物元件比硅芯片上的電子元件要小很多，甚至可以小到幾十億分之一米，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。如讓幾萬億個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快10萬倍，能量消耗僅相當于普通計算機的十億分之一，存儲信息的空間僅占百億億分之一。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。生物計算機具有生物活性，能夠和人體的組織有機地結合起來，尤其是能夠與大腦和神經系統相連。這樣，生物計算機就可直接接受大腦的綜合指揮，成為人腦的輔助裝置或擴充部分，并能由人體細胞吸收營養補充能量，因而不需要外界能源。它將成為能植入人體內，成為幫助人類學習、思考、創造、發明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片內流動電子間碰撞的可能極小，幾乎不存在電阻，所以生物計算機的能耗極小。
　　1983年，美國公布了研制生物計算機的設想之后，立即激起了發達國家的研制熱潮。當前，美國、日本、德國和俄羅斯的科學家正在積極開展生物芯片的開發研究。從1984年開始，日本每年用于研制生物計算機的科研投資為86億日元。1995年，來自各國的200多位有關專家共同探討了DNA（脫氧核糖核酸）計算機的可行性，認為DNA分子間在酶的作用下可以從某基因代碼通過生物化學的反應轉變為另一種基因代碼，轉變前的基因代碼可以作為輸入數據，反應后的基因代碼可以作為運算結果。利用這一過程可以制成新型的生物計算機。
　　現今科學家已研制出許多生物計算機的主要部件——生物芯片，如合成蛋白芯片、血紅素芯片、賴氨酸芯片等。美國明尼蘇達州立大學已經研制成世界上第一個“分子電路”，由“分子導線”組成的顯微電路只有目前計算機電路的千分之一。美國南加州大學計算機科學家倫納德·艾德曼已研制成功一臺DNA計算機。
　　生物工程是全球高科技領域最具活力和發展潛力的一門學科，加上計算機、電子工程等學科的專家通力合作，有可能在21世紀中期將實用的生物計算機推向世界。
　　編輯/李章