分子计算机的研究进展

研制分子计算机也许是突破传统半导体电子计算机发展极限的唯一出路。本文简述了最近十年分子计算机的研究进展 ,重点讨论了 DNA计算机和生物分子计算机的研究成果 ,并对可能为人类提供思考和尝试范本的生物活细胞中蛋白质的各种计算机制的研究给予了充分的关注。引用了 43篇文献。

生物分子计算机

生物分子计算机是一种用生物分子元件组装成的具有并行数据处理、三维存储器和神经网络等特征的智能化计算机。它不但运行速度快、能处理复杂性的非线性问题、具有一定的逻辑推理等认知能力 ,而且具备生物分子形成的细胞样的自行修复或自体复制能力。也许从分子计算机到蛋白质计算机、DNA计算机再到生物分子计算机是一种研究和制造生物分子计算机的路径。

分子计算机的诞生与现状

介绍了计算机领域的一项最新成果———分子计算机 .分子计算机利用脱氧核糖核酸 (DNA)来进行计算 .腺嘌呤、鸟嘌呤、胞密啶、胸腺密啶 (核苷酸 )在计算中起了重要的作用 .使用限制内切酶、接合酶、转移酶、外切核酸酶、修饰酶来实现计算所需要的各种操作 .介绍了分子计算机完成的第 1个计算———解哈密顿通路问题的方法 。

分子计算机——化学家的乐园

作者注：计算机的发明和进步，是20世纪的一件大事，也是人类文明进化史上的一件大事。科学技术发展对社会进步的积极作用，由此得到最有力的证明，而且已经成为社会各界的共识。这个技术的发展，除去和物理学、教学以及工程学的贡献有关外，化学的贡献也是不可或缺的。作为芯片材料的高纯硅的制造，原料竞然是价格低廉、唾手可得的石英砂；为了改善半导体材料的电学性质，它们的纽成由单一元素扩展为多种元素的复合（称为化合物半导体），且多为Ⅲ一V或Ⅱ一Ⅵ主族元素，如GaAs、InP、InSb、ZnSe、CdTe等。从它们的组成看出，外电子总数均等于8。其他复合半导体材料，如A1GaAs、InGaAs、ZnSSe、CdHgTe、InGaAlP等，虽然组成元素多于两个，但只要把同族元素视为＂一体＂，仍然符合上述规则。所以不仅超纯材料的制备方法要由化学提供。在设计和制造新型化合物半导体时，元素周期系对组成元素的选择也起着无可替代的指导作用。分子计算机的研制隐含着以下的作用：（D分子计算机的功能不仅可控而且可调．甚至于可以实现微调。因为分子器件的功能可以通过分子组成结构的改变而变化；②计算机的微型化可以节约大量能源，有利于推进计算机应用范围的继续扩展；③有利于促进纳米技术的发展和应用；④有利于促进化学合成科学和技术的进步，特别是广义的全合成化学的进步。本文中包含了不少计算机科学和技术方面的术语，这在介绍分子计算机时是难以避免的。希望不会影响读者读完本文的耐心。如果能够尽量地从化学的角度来接受本文所提供的信息，从而提高对化学重要性的认同，就会减少陌生感，反而能够萌生许多有趣的，甚至是有启发性的设想和看法。这是在中学化学和物理基础上就可能做到的。创新意识和求知欲的萌发，是＂知识就是力量＂的另一注解，是作者在为了撰写本文不得不阅读一些化学领域之外的书刊时得到的领悟，希望能和读者相通。

分子计算机离我们有多远

计算机的功能和速度将来会变成什么样子 ,是否真的有一天能够达到和人脑相比拟 ,甚至于超过人脑的水平?这恐怕要取决于是否能够把计算机电路的微型化继续做下去 ,同时不断提高芯片的集成度。而仅仅依靠现在的以固体微电子学为基础的无机半导体技术使计算机具有认知能力 ,这种可能性似乎不大 ,因为经过多年的努力至今还没有看到解决问题的任何迹象。但是近年来在分子计算机研究方面的巨大进步 ,为解决这个问题提供了另一个可能的方向。虽然目前预言它的成功还为时过早 ,但是近年来在这个领域内取得的许多成果所展示的前景却是极其鼓舞人心的。

新技术使分子计算机实现任意演算

日本分子科学研究所一个研究小组近日宣布，他们利用10万亿分之一秒的高强度红外激光脉冲，成功向一个分子中的量子力学原子状态（波函数）瞬间读入信息．现在的高速信息处理依赖基于硅晶体管的大规模集成电路，但更大规模的集成电路会由于绝缘体的幅度达到数个原子层水平后而出现电子渗出，导致过热和错误发生．为解决这一难题，研究小组选择了电子性质为中性的量子力学波函数作为信息载体进行试验．

伯奇的梦想——生物分子计算机展望

计算机工业在狂热地增加存储器和压缩空间,将一步步走向硅技术的极限。现在一些科学家已经开始转向研究使用蛋白制造速度更快、体积更小、价钱更便宜的计算机,对于计算机领域来说,这还是一个极为陌生的概念。盐杆菌制品看上去与计算机世界风马牛不相及,很难想象它们之间有什么联系。但是,这种细菌所产生的一种蛋白质,在不久的将来有可能分享硅在计算机领域中至高无上的荣耀,它将使计算机在不过一块方糖大小的空间里存储上千兆字书数据。自从70年代末以来,锡拉丘兹大学分子电子学凯克中心主任罗伯特·伯奇一直在探索使用一种叫作噬菌调理素的生物制剂来制造数据存储器的潜在可能性。

生物分子计算机能捕获多种疾病信号

以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机，能同时自动探测多种不同类型的分子。这一成果标志着生物分子计算机研发又迈出了重要一步，将来有望把这种探测能力和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。研究论文发表在近期《纳米快报》上。

分子计算机研制引起关注

以色列魏兹曼研究院耶胡达·夏皮罗教授的研究小组由于成功地在分子水平上研制出计算设备，得到了世人的关注和嘉奖。夏皮罗研究小组研制的这种分子计算机只有一滴水滴大小，却包含有数目繁多的各种器件，这些器件完全由DNA构成。2001年，他们在试管中研制出第一台分子计算机，该计算机具有数学计算功能，如检查0和1的列表，探知是否所有的0都位于1之前等。2003年，

生物分子计算机将是计算机的下一个突破

计算机工业在狂热地增加存储器和压缩空间,将走向硅技术的极限。现在科学家们已转向研究使用蛋白质制造速度更快、体积更小、价钱更便宜的计算机。

以色列开发生物分子计算机 捕获多种疾病信号

据美国物理学家组织网7月7日（北京时间）报道,以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机,能同时自动探测多种不同类型的分子这一成果标志着生物分子计算机研发又迈出了重要一步,将来有望把这种探测能力和生物医疗知识结合起来,用以诊断疾病、控制药物释放,实现诊断治疗一体化。研究论文发表在近期《纳米快报》上。

生物分子计算机能捕获多种疾病信号

以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机，能同时自动探测多种不同类型的分子。这一成果标志着生物分子计算机研发迈出了重要一步。将来有望把这种探测能力和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。

可捕获多种疾病信号的生物分子计算机

以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机，能同时自动探测多种不同类型的分子。这一成果标志着生物分子计算机的研发迈出了重要一步。未来，这种探测能力有望和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。

科学家创造出世界首个分子晶体管分子计算机进入实际应用仍需几十年

美国耶鲁大学网站12月23日报道称，一个由耶鲁大学和韩国光州科技学院的研究人员组成的研究小组，用单个苯分子成功创造出世界上首个分子晶体管。其研究成果发表在近期的《自然》杂志上。该研究小组称，附着在黄金触点上的苯分子能够产生和硅晶体管一样的作用。利用通过触点施加在苯分子上的电压，可以操纵该分子的不同能态；通过对能态的操纵，研究人员就能够控制流经该分子的电流。

新技术使分子计算机实现任意演算

日本自然科学研究机构分子科学研究所大森贤治教授领导的一个研究小组近日宣布，他们利用10万亿分之一秒的高强度红外激光脉冲。成功向一个分子中的量子力学原子状态（波函数）瞬间读人信息。

生物分子计算机可捕获多种疾病信号

据美国物理学家组织网报道．以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机，能同时自动探测多种不同类型的分子。这一成果标志着生物分子计算机研发又迈出了重要一步．将来有望把这种探测能力和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。研究论文发表在近期《纳米快报》上。