“翻煎饼问题”简单说是指:把一叠不同大小、半面焦且金黄焦面向下的煎饼,利用一只翻铲,将每一焦面全部向上,同时将最大片的置于底部,最后计算出此一问题的可能解答数。虽然貌似简单,其实“翻煎饼问题”运算量巨大。如果有6张煎饼,就有46080种可能;12张煎饼有1.9万亿种可能…
计算机领域的“翻煎饼问题” 除了“翻煎饼问题”,“哈密顿路径问题”也是计算机领域一项复杂的数学难题。“哈密顿路径问题”是指:譬如有10个城市,从北京出发,以上海为目的地,不重复走遍所有10个城市的最短路线,这个看似简单的问题要解决起来其实超乎想象的复杂。因为从北京到上海的所有可能路线组合多达350万条,普通计算机要找出其中最短的路线需要花很长的时间,因为它一次只能尝试一条。
“哈密顿路径问题” 在细菌计算机中,每一个细菌都变成了一台微型计算机,能同时展开运算。当数百万个细菌同时工作时,其运算能力非常惊人。然而,如何控制大量的细菌进行工作,从而具备运算能力却是一个难题。基因技术帮研究人员解决了这一难题。例如,研究人员通过改变大肠杆菌的DNA,将“ 哈密顿路径问题”简化为只有三个城市的版本并加以编码。这些城市由一系列会令细菌发出红光或绿光的基因代表,而城市间可能的途径由DNA的随机性排序进行探索。产生正确答案的细菌将会发出黄光。
巧解数学难题的细菌计算机
这个试验成功了,科学家们通过检查DNA序列来核对发出黄光的细菌所给出的答案。通过使用一些额外的基因差异—比如对特定抗生素的抗性,该研究小组认为可以将他们的方法加以扩展,解决涉及更多城市的问题。
就这样,细菌计算机给出了“哈密顿路径问题”的答案,而在此之前“翻煎饼问题”早已迎刃而解。 此项研究向我们初步展示了细菌计算机的威力,为合成生物学领域做出了重要贡献,开启了应用广泛的生物计算之门。在此,我们期待细菌计算机能够早日面世,带我们走进一个全新的计算机时代!
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