生物计算机时代即将来临

程姝颖 成都市第七中学（高新校区）

引言：生物计算机是一种芯片由生物材料制成新型计算机，其内部信息是以波的形式沿着蛋白质分子链进行进行传播。相比于电子计算机，生物计算机的速度和存储性能都大幅提升。目前，传统电子计算机被广泛的应用在各个领域，如医疗，工业等。但由于其硬件速度提升较慢，存储容量受限，已严重的限制了这些领域尖端产业的发展，例如在无人车在导航过程中难以实时处理数据[3]。为了解决上述传统计算机所存在的问题，并避免其对各尖端产业的影响，本文就生物计算机的发展和潜在应用，以及生物计算机时代即将来临的趋势进行分析。

1.生物计算机的背景和定义

生物计算机是一种以生物芯片而非传统半导体硅片作为CPU，并以波的形式传播信息的新型计算机，其亦可被称为仿生计算机。目前我国的生物计算机研究涉及了多个领域，包括生物工程，生物物理，分子生物，计算机科学，电子工程等。然其产生与工艺制作和传统图灵计算机模型仍密不可分。本文接下来将详细介绍生物计算机的几种类型。

1.1 蛋白质计算机

所谓的蛋白质计算机，就是以蛋白质的运动规律作为计算机运行基本模型，在早些年，相关科技人员就制备出一种含细菌视紫红质蛋白的光电器件，从蛋白质良好的二态性上受到了启发，利用蛋白质计算模型，其具有更大的存储信息的能力，信息的读取可以通过激光来进行，而且在更进一步的研究之中，可以想象蛋白质计算机将具有划时代的意义。

1.2 DNA/RNA计算机

DNA计算机的核心就在于它的DNA计算模式，通过该模式，可高效解决生命科学、信息科学中的问题以及数学难题等。生物计算机是利用生物酶和以DNA为主的蛋白质以及DNA分子中碱基的多种排列所包含的特殊信息来进行可控计算。它的运算速度快,仅仅一周内便可运算出迄今为止的所有电子计算机所不能实现的数据量。由于其以蛋白质为信息载体，因此生物计算机的存储能力非常强。例如，每一立方米的DNA 溶液可存储高达一万亿亿的二进制数据。相当于当前传统电子计算机的存储容量的上亿倍。最后，也是最重要的就是，DNA 计算机具有十分稳定的功能，DNA计算机能够稳定的运行，这离不开DNA 分子存在的生物活性以及分子之间的吸引力。

2.生物计算机的影响及应用

2.1 生物计算机使中国的国防竞争力提升

先进的国防技术对一个国家的安全起着至关重要的决定作用，是中国在国际舞台保持竞争力的前提。目前， DNA计算机运算已经达到了惊人的速度，使得当前的电子密码系统在 DNA 计算机面前来讲可以说是已经失去了其本身所具有的意义，而且生物计算机能够需要根据不同的情况进行全新的密码系统设计，从某种意义上来讲，如果一个国家能够自行的成功的研制出来一台DNA计算机，那说明这个国家的国际竞争力是任何一个国家都无法逾越的。

2.2 生物计算机推动社会科学技术的发展

生物计算机除了应用在国防技术中，更多应用在社会实践和科学技术的发展中。它不仅使社会服务更加周到便利，也对科学技术的研究起到了助推作用。例如，生物计算机在社会安全的应用。就拿手机诈骗的例子来说，现代电子计算机的追踪不能做到精准快速，但生物计算机以其运算速度快的优势，可以进行高效的追踪，从而追查到诈骗者。还比如现代行车记录仪等摄像工具大多使用电子计算机操控，但由于电子计算机储存能力有限，过去的录像信息需要及时的删除替换，但生物计算机凭借其高储存容量的优势，可以获取到更久远的录像。由此看来，生物计算机可以大大提升社会稳定性以及公民安全感。

2.3 带动其他学科知识的进步

生物计算机的发展与其他各个学科的发展与进步也是密不可分的，以DNA计算机为例，在面对一些很难计算的数学以及运筹等问题时，这对于DNA计算机来说，都是些鸡毛蒜皮的小问题，还有非线性科学、生命科学、量子科学、纳米科学等等，都将会在DNA计算机的发展后取得巨大的飞跃，因此，DNA 计算机的研制必将会促进其他相关学科知识的发展与进步。

3.生物计算机的发展前景

现阶段，我国的生物计算机具有十分良好的发展前景，其发展特别迅速，目前，生物计算机主要有两个研究方向，分别是制造有机分子元件的分子计算机和基于人工智能，例如模拟大脑神经网络结构新型计算机，除此之外，还有基于超分子芯片，细胞计算以及生物分子等方向的研究，都是生物计算机将要研究的内容，在生物计算机蓬勃兴起的现阶段，全世界都正在进行积极地进行着研发，提出更先进的措施及方法，生物计算机这一技术目前还面临着巨大的困难与挑战，但是，随着社会的不断发展，人类智慧的不断进步，任何的困难与挑战都将很快的被提出并解决，人类必将进入生物计算机化的时代，生物计算机的商业化繁荣也即将就要到来。

结语：综上所述，科技的发展促使计算机的革新，从电子计算机到生物计算机，生物计算机克服了电子计算机储存容量小、计算速度慢的问题。本文从生物计算机的概念及背景入手，介绍了蛋白质计算机和DNA RNA计算机，并对其影响及应用进行了阐述，预见了它的广阔发展前景。因此，生物计算机凭借其运算速度快，储存容量高等优势，即将开拓一个新的计算机时代，这个时代即将来临。