中科院团队打造DNA计算机,成功算出900的平方根
发布于 2020-01-21 10:38 220 次浏览 0 赞 来自 随便聊聊  

近日,中科院长春光机所中美联合光子实验室团队打造出“DNA计算机”,使用DNA链的存在或缺失表示二进制数0或1,用电子计算机相同的逻辑算出了900的平方根。向取代硅基计算机的“DNA计算机”的诞生迈出坚实一步。

实际上,早在1994年,就有生物学家就提议使用遗传材料进行计算。自那时以来,科学家们已经找到了在DNA中存储并操纵信息位的方法,操纵方式和逻辑与电子计算机相似。

但是,最近在Wiley旗下知名材料学期刊Small上发表的一篇论文认为,过去很难将这个逻辑集成到可以执行困难的数学运算的电路中。这项研究研究人员认为,他们的平台向着可以取代硅的DNA的计算机迈出的一步。

中科院团队打造DNA计算机,成功算出900的平方根

中科院长春光机所中美联合光子实验室主任、罗彻斯特大学教授,此文通讯作者郭春雷表示:“目前 DNA计算仍处于起步阶段,但有望解决当前硅基计算机难以解决,甚至无法解决的问题。”

他们打造的DNA计算机基本上是一小瓶定制的DNA链,用来与作为输入的更多定制DNA链连接,然后根据存在的DNA链,使用最多五个不同波长的光进行发光控制。

用DNA链的存在或缺失,表示二进制“1”和“0”

我们平时使用的计算机将位表示为晶体管中是否存在电压,而该DNA计算机系统将每个唯一位表示为是否存在完整的相应DNA链。

这意味着要计算1的平方根,只需放入链A,但是计算484的平方根(用二进制表示为0111100100)将需要放入链C,F,G,H和I,以表示“1”,去除链A,B,D,E和J,以表示“0”。

根据这些输入,平台会发出五种可能的光波长(蓝色,橙色,黄色,红色和绿色)中的一个或多个发光,分别代表五位数字的输出。这些波长的存在与否,分别代表二进制数字1和0。

因此,如果以计算484的平方根为例,输入0111100100(加上C,F,G,H和I链代表“1”,去掉A,B,D,E和J链以表示“0”),结果输出为蓝、黄和红光亮,但绿和橙光不亮,这代表五位二进制数“10110”(即为十进制的“22”,484的平方根)。

10个二进制数字最多可以表示十进制的1023。研究人员能够计算出最多900的平方根,这是目前该系统可以表示的最大完全平方数。

这个系统不是计算器,不能做数学运算;这是一个单一用途的系统,它使用表格将一系列DNA链转换为相应的光模式。同时也是将DNA转化为计算机的几种不同方式之一。其他方法包括酶或自组装DNA链等。

但是,这样的系统很难创建,要求每个输入都经过特殊编码,以避免与其他输入发生反应或产生错误的结果。研究人员希望有一天,基于这一设计概念,他们可以执行更复杂的数学运算。

来源:新智元

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