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據(jù)國外媒體報道，美國科學家近日設計出一種“有生命力”的計算機——細菌計算機，而且能夠解決復雜的數(shù)學難題，速度遠比硅芯片計算機運算速度快。隨著細菌的不斷繁殖，細菌計算機的運算能力還會不斷增加。 細菌計算機能解數(shù)學難題 科學家是利用大腸桿菌設計出這種生物計算機的，并將這項發(fā)表于近日出版的《生物工程雜志》上。通過這種生物計算機，能夠來解決稱為“ 漢彌爾頓路徑問題”(Hamiltonian Path Problem)的數(shù)學難題。假設一個人若要游覽英國十座城市，從倫敦(第一個城市)出發(fā)，最后目的地為布里斯托爾(第十個城市)。“漢彌爾頓路徑問題” 需要解決的就是要找出你可以選擇的最短路徑。 這個看似簡單的問題卻是出人意料地難以解決，因為可供選擇的路徑有350多萬條。普通計算機要找出其中最短的路線需要花很長的時間，因為它一次只能嘗試一條。而一臺由數(shù)百萬細菌組成的計算機則能同時考慮每一條路徑。隨著時間的流逝，細菌計算機實際上將隨著細菌繁殖而增強其計算能力。 然而“ 漢彌爾頓路徑問題”并不是細菌計算機能解決的唯一問題。研究人員在去年曾研制了一個用以解決“翻煎餅問題”的細菌計算機。“翻煎餅問題”簡單說就是要把一疊不同大小、半面焦且金黃焦面向下的煎餅，利用一只翻鏟，將每一焦面全部向上，同時將最大片的置于底部，最后計算出此一問題的可能解答數(shù)。雖然貌似簡單，其實“翻煎餅問題”運算量巨大。如果有6張煎餅，有46080種可能，12張煎餅有1.9萬億種可能。在“翻煎餅問題”計算機基礎之上，科學家進一步研制出能解決 “漢彌爾頓路徑問題”的細菌計算機。 基因技術解決設計難題 在生物計算機中，每一個細菌都變成了一臺微型計算機，能同時展開運算。當數(shù)百萬個細菌同時工作時，其運算能力非常驚人。然而，如何控制大量的細菌進行工作，從而具備運算能力卻是一個難題。基因技術幫研究人員解決了這一難題。研究人員通過改變大腸桿菌的DNA，將“ 漢彌爾頓路徑問題”簡化為只有三個城市的版本并加以編碼。這些城市由一系列會令細菌發(fā)出紅光或綠光的基因代表，而城市間可能的途徑由DNA的隨機性排序進行探索。產(chǎn)生正確答案的細菌將會發(fā)出黃光。 這個試驗成功了，科學家們通過檢查DNA序列來核對發(fā)出黃光的細菌所給出的答案。通過使用一些額外的基因差異———比如對特定抗生素的抗性，該研究小組認為可以將他們的方法加以擴展，解決涉及更多城市的問題。 該科研小組除了證明了細菌計算的威力之外，還為合成生物學領域做出了重要貢獻。就像電子電路是由一些晶體管、二極管及和其他元件組成，生物電路也同樣如此。 不過美國麻省理工學院的合成生物學家湯姆-奈特也表示，不要期待細菌超級計算機短時間內(nèi)面世。奈特說“這開啟了應用廣泛的生物計算之門，不過還并不會令你的Xbox運行的更快。” |
