计算机的未来：DNA计算机

电子计算机是以电流来传递信号的，而被在视为计算机未来的生物计算机中，传递信号的则是不同的分子—DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）和蛋白质分子等等。看起来，它和今天我们使用的电子计算机十分不同，不过这两者之间却有些微妙的相似之处。

DNA由GTAC四种碱基构成，在其中的每一条单链上，碱基的顺序可以看做是随意的；而如果一条单链上某个位置的碱基是腺嘌呤A的话，另一条单链的对应位置上则必然是胸腺嘧啶T；鸟嘌呤G和胞嘧啶C也存在同样的对应关系。这种方式很安全—如果一条DNA单链因为某种原因而被破坏，还可以根据另一条单链上对应位置的碱基把它补全；而且，如果我们知道了一条DNA单链的碱基序列，就可以制造出另一条和它匹配的单链来，就像我们有了一侧拉链，就可以制造出另一侧来一样。

1994年，南加州大学的计算机科学家提出了用DNA计算的方式解决七顶点旅行商问题的方案。旅行商问题要求在多个顶点之间寻找出一条最短路径，经过所有顶点，但是每个顶点只能经过一次。对于电子计算机来说，要解决这种问题需要先找到所有的可能路径，再对其分别比较以选出最短路径来。在这个实验中，DNA计算机也使用了类似的方式，不过它的运算速度要比电子计算机快得多—但是，挑选结果出来却要慢得多。

科学家们用不同碱基的组合分子定义出每个顶点和每两个顶点之间的路径，其中路径的编码刚好和两个顶点的编码互补；再把这些分子和合适的酶放进试管，让它们自由组合。只需要几秒钟，分子们就已经组合出了正确的答案，只不过和所有错误答案都混在一起而已。

接下来，用电泳技术先把长度符合答案的DNA链分拣出来，用亲和力萃取技术选出所有包含第一个顶点的DNA链，再从中分出同时包含第二个顶点的DNA，以此类推。在经过七次萃取之后，获得了同时包含七个顶点的DNA链，以及连接这七个顶点的八条线路。这次在试管里进行的生物计算，终于获得了数学问题的答案。

这项实验的成功，掀起了DNA计算的热潮。1997年，美国罗切斯特大学的研究者安尼麦史·雷和荻原光德用DNA分子实现了计算机的基本器件逻辑门，让传统的布尔逻辑运算成为可能；但是只有逻辑门并不意味着可以制造出计算机，就像掌握了烧砖的技术并不意味着能够建造起摩天大楼一样。

在进入21世纪之后，DNA计算的热点主要集中到自组装相关计算和体内DNA计算上来。这些研究方向将可能会造就纳米尺度上的计算元件，也可能会制造出针对性很强的新型检测方法和药物。相关的研究成果层出不穷，但是还远远没有能够达到可以实际应用的程度。

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