郁仁佳

DNA是生物體內(nèi)引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作的遺傳物質(zhì)。計(jì)算機(jī)是可以進(jìn)行計(jì)算，具有存儲(chǔ)記憶功能，能夠按照程序運(yùn)行的現(xiàn)代智能電子設(shè)備。二者似乎沒有什么直接關(guān)系，那DNA計(jì)算機(jī)又是什么呢？

DNA計(jì)算機(jī)是什么

不論是做數(shù)學(xué)題時(shí)常用的計(jì)算器，還是能處理海量數(shù)據(jù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它們的功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是信息存貯功能，二是信息處理功能，三是信息輸出接入功能，簡(jiǎn)單地說就是能記、能算、能表達(dá)。目前我們使用的普通計(jì)算機(jī)一般是使用物理元件通過電路的開和關(guān)來實(shí)現(xiàn)信息的存貯、處理、輸出功能，所以通常被稱為電子計(jì)算機(jī)。如果用DNA這種具有生命活性的物質(zhì)來替代電子元件的功能，實(shí)現(xiàn)生命信息密碼的存貯、復(fù)制、輸出功能，那么這臺(tái)計(jì)算機(jī)就叫做DNA計(jì)算機(jī)。

DNA計(jì)算機(jī)怎么造

科學(xué)家曾經(jīng)把一些DNA片段放進(jìn)化學(xué)溶液里，然后通過向溶液里輸入蛋白質(zhì)或其他化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)變化的結(jié)果達(dá)到信息貯存、處理、輸出的目的。電子計(jì)算機(jī)通過物理電路的通斷實(shí)現(xiàn)信息加工功能，而DNA計(jì)算機(jī)則用化學(xué)變化的結(jié)果實(shí)現(xiàn)這些功能。那么電子計(jì)算機(jī)也可稱為物理材質(zhì)計(jì)算機(jī)，DNA計(jì)算機(jī)則是化學(xué)材質(zhì)計(jì)算機(jī)。不過科研人員發(fā)現(xiàn)，將DNA溶解在化學(xué)溶液中進(jìn)行信息處理有一個(gè)弊端，即DNA在溶液里不穩(wěn)定，愛四處游走，容易“誤撞”，進(jìn)而產(chǎn)生意外的不可控的化學(xué)反應(yīng)，從而影響DNA計(jì)算機(jī)的運(yùn)算效率和精度。

這個(gè)問題很快解決了，科學(xué)家運(yùn)用類似折紙的辦法，先把DNA片段排列在一平面內(nèi)，再經(jīng)過多重的復(fù)雜折疊，它們就立體有序地集成化地被固定在空間內(nèi)，形成類似于電路板形態(tài)的DNA排列板，即“DNA化學(xué)反應(yīng)次序板”。折疊的方式越復(fù)雜，次序板的集成程度就會(huì)越高，計(jì)算機(jī)的體積就會(huì)越小，計(jì)算容量則會(huì)越大。

DNA計(jì)算機(jī)有何用

也許同學(xué)們有疑問，電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行能力已經(jīng)很強(qiáng)大了，為什么要?jiǎng)ψ咂h，去開發(fā)讓人難以理解其算法的DNA計(jì)算機(jī)呢？這是因?yàn)殡娮佑?jì)算機(jī)無(wú)論多強(qiáng)大，總是有個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的難關(guān)：電子計(jì)算機(jī)是物理性的，無(wú)法與人體細(xì)胞功能兼容相通，也就是它無(wú)法完美地接入人體，不能與人體細(xì)胞進(jìn)行信息互換。

DNA計(jì)算機(jī)與人體的融接價(jià)值非常大，可以直接讀取人體細(xì)胞信息，從而獲得個(gè)體基因的缺陷、異變、突變現(xiàn)象。然后通過基因信息分析，預(yù)測(cè)個(gè)體將要發(fā)生個(gè)什么疾病，已經(jīng)產(chǎn)生了什么樣的隱疾，出現(xiàn)了疾病之后應(yīng)該如何治療等。載入人體的DNA計(jì)算機(jī)不但可以讀取人體錯(cuò)誤變異的基因信息，還可以通過信息輸出直接干預(yù)錯(cuò)誤變異信息的修正修補(bǔ)，通過這種基因信息的讀取或干預(yù)，DNA計(jì)算機(jī)將可以讓一位因基因缺陷而致失明的患者重見光明。

未來，通過人體基因信息的讀取和干預(yù)功能，DNA計(jì)算機(jī)這位“超級(jí)醫(yī)生”能幫我們打敗很多目前難以治愈的疾病。擁有了普通電子計(jì)算機(jī)，人類實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)征宇宙的偉大夢(mèng)想；而依靠DNA計(jì)算機(jī)的活性功能，人類將實(shí)現(xiàn)把控自身健康的超級(jí)夢(mèng)想。