中科院团队打造DNA计算机，成功算出900的平方根

　　来源：Gizmodo

　　【新智元导读】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。

　　使用由工程化 DNA 制成的“类计算机”的系统，科学家计算出了 900 的平方根。

　　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。

　　一、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。