〖第62章〗DNA计算机
2010年的春节陆少阳是在欧阳兰兰的家里渡过的，大年初一就去了左秀秀家，这次陆少阳受到了左母的热情招待。见到陆少阳左谦显得非常高兴，两人在下棋的时候，左谦说起了他最近在研究的项目――DNA计算机。陆少阳听到这个也异常感兴趣，DNA计算机陆少阳早就了解过，并且还把其作为以后研究的方向，这也是为什么在图书馆陆少阳花那么多时间去研究生物的原因。只不过最近公司的事情实在是太多，而陆少阳感兴趣的东西也太多，所以才暂时把这个放下了。对于计算机将来的发展方向，陆少阳早有自己的全局认识，他开始的时候就全面的了解过，对这个行业有了一个整体的理解，然后才一步一步详细研究。现在听到自己的老丈人居然在研究这么前沿的生物科学，陆少阳自然是喜出望外。
DNA计算机的根源要追溯到1994年的一个夜晚。这天午夜，美国南加州大学的计算机专家阿德勒曼在阅读一本名为《基因分子生物学》的书籍时，突然意识到人类的细胞与计算机存储信息的方式非常类似。计算机以二进制的“0”和“1”两个数字进行数据存储，而生物的DNA则以A、T、C、和G四个字母代表的四种核苷酸作为基本结构。这年11月，阿德勒曼在《科学》杂志上公布了他的DNA计算机理论，并成功运用DNA计算机解决了一个复杂的数学问题，这一成果迅速在国际上产生巨大反响，由此开创了DNA计算机研究的新纪元。
在DNA计算机中，DNA绝大多数都是悬浮于充满液体的试管之中执行运算的。DNA溶液代替了电子芯片，每个DNA片段本身就是一个微型处理器，它们各自进行计算。与传统电子计算机以“0”和“1”来代表信息不同，在DNA计算机中，信息将以分子代码的形式排列于DNA上，特定的酶可充当“软件”来完成所需的各种信息处理工作。当DNA分子间在某种酶的作用下瞬间完成某种生物化学反应时，可以从一种基因代码变为另一种基因代码作为输入数据，反应后的基因代码就可以作为运算结果。
到目前为止，已有人通过DNA计算机模型进行实验解决了一些基本的NP问题。如L.Adleman博士做的对货郎担问题（哈密顿图问题，HPP）的计算，和普林斯顿大学查科普顿作的可满足性问题（SAT问题）。（所谓NP问题，是指人们根据问题类的算法复杂程度的划分而言，与P问题相对。P问题是指算法复杂性随着问题规模的增长而呈多项式增长的算法，是可以计算的。NP问题是指指算法复杂性随着问题规模的增长而呈指数增长的算法，是实际上不可计算的。）
DNA计算机的构想是一种创新，具有巨大的潜力。DNA计算机的贮存容量非常大，1立方分米的DNA溶液可以存储1万亿亿位二进制的数据，超过目前所有计算机的储存容量，这意味着，即使其一次反应耗费很长时间，单位时间内完成的计算量还是远远超过任何超级电子计算机，而其他能量消耗只有普通计算机的十亿分之一。当然，DNA计算机毕竟只是一种理论设想，在很多方面还相当不完善。主要表现在：
构造的现实性及计算潜力。DNA计算机以编码后的DNA序列作为输入，在试管内反应完成计算，反应产物及溶液给出了全部解空间，但是最优解如何与其他解分离，怎样输出，是一个技术性极强的问题。目前还没有令人满意的输出手段。随着求解问题规模的扩大，输出将成为DNA计算机的瓶颈。
运算过程中的错误问题。在扩增DNA的过程中，有较高的错配率，而且大量的DNA在几百步的反应中也会产生一些支路反应。错误会产生伪解，并增加最优解输出的难度。有时轻微的振荡就会使DNA断裂，有些DNA会粘在试管壁上，并在计算中丢失了。
人机界面。怎样使得DNA计算机的输入和输出变成一般人可以接受的，否则就无法进行广泛的应用。
DNA计算机是属于生物计算机。生物计算机目前主要有以下几类：
生物分子或超分子芯片：立足于传统计算机模式，从寻找高效、体微的电子信息载体及信息传递体入手，目前已对生物体内的小分子、大分子、超分子生物芯片的结构与功能做了大量的研究与开发。“生物化学电路”即属于此。
自动机模型：以自动理论为基础，致力与寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本特征是集体计算，又称集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。
仿生算法：以生物智能为基础，用仿生的观念致力于寻找新的算法模式，虽然类似于自动机思想，但立足点在算法上，不追求硬件上的变化。
生物化学反应算法：立足于可控的生物化学反应或反应系统，利用小容积内同类分子高拷贝数的优势，追求运算的高度并行化，从而提供运算的效率。
阿德勒曼公布了他的DNA计算机理论之后，全球十几个国家和地区的研究人员投入到DNA计算机的研究中；并取得许多突破性进展。以色列魏茨曼科学研究所的科学家在2001年11月研制出一种由DNA分子和酶分子构成的DNA计算机。2002年2月，日本奥林巴斯公司与东京大学联合开发出全球的第一台能够真正投入商业应用的DNA计算机，用于基因的分析。2004年8月，世界上世界首台可玩游戏的互动式DNA计算机面世，这是DNA计算机研究领域的新突破。这个名为“MAYA”的DNA计算机系统由美国哥伦比亚大学斯的托贾诺维克和新墨西哥大学的斯蒂芬维克研制。“MAYA”用复杂的DNA分子反应进行数据处理并实现具体的游戏程序。以色列魏茨曼科学研究所著名计算机专家贝尼桑称：“这一新成果标志着科学家们朝研制功能强大的DNA计算机的梦想又迈出了一步。”虽然只能和MAYA玩简单的＃字游戏，但是这是第一个用复杂的DNA分子反应作为逻辑通道进行数据处理并实现具体的游戏程序，是DNA计算处理技术上的一个里程碑。
“我国DNA技术发展很慢，不过目前我们实验室在这方面也有了很重要的突破，终于成功的在试管中完成了DNA计算机的雏形研制，在实验上把自动机与表面DNA计算结合到了一起！”左谦说这个的时候有些激动，是啊，这毕竟是中国首台DNA计算机！
陆少阳听到这个消息也很高兴：“太好了！左伯伯，我们公司决定对你们的研究提供资金赞助，不知道可不可以？”陆少阳本来想在红星公司再成立一个实验室，但是考虑到最近公司还不适合进军其他领域，所以也就放弃了这个打算，转为支持他们研究，到时候自己直接利用成果就行了。
“这个肯定欢迎，我们研究所的研究经费经常不够用，你如果真的有诚意的话直接找我们所的所长吧。”
“呵呵，当然有诚意，我们公司我说了算。就这么定了，希望你们能尽快出成果，我们公司还等着你们的产品呢，说实话，现在计算机的运算速度已经不能满足我们公司的需求了。”
“爸，吃饭了，你们一在一起就聊个没完，真是的。”左秀秀心里非常高兴，因为家里人都接受了陆少阳。
“好好，不说了，吃饭。”
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