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據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家近日設(shè)計(jì)出一種“有生命力”的計(jì)算機(jī)——細(xì)菌計(jì)算機(jī)，而且能夠解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)難題，速度遠(yuǎn)比硅芯片計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快。隨著細(xì)菌的不斷繁殖，細(xì)菌計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力還會(huì)不斷增加。 細(xì)菌計(jì)算機(jī)能解數(shù)學(xué)難題 科學(xué)家是利用大腸桿菌設(shè)計(jì)出這種生物計(jì)算機(jī)的，并將這項(xiàng)發(fā)表于近日出版的《生物工程雜志》上。通過(guò)這種生物計(jì)算機(jī)，能夠來(lái)解決稱(chēng)為“ 漢彌爾頓路徑問(wèn)題”(Hamiltonian Path Problem)的數(shù)學(xué)難題。假設(shè)一個(gè)人若要游覽英國(guó)十座城市，從倫敦(第一個(gè)城市)出發(fā)，最后目的地為布里斯托爾(第十個(gè)城市)。“漢彌爾頓路徑問(wèn)題” 需要解決的就是要找出你可以選擇的最短路徑。 這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題卻是出人意料地難以解決，因?yàn)榭晒┻x擇的路徑有350多萬(wàn)條。普通計(jì)算機(jī)要找出其中最短的路線(xiàn)需要花很長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)樗淮沃荒車(chē)L試一條。而一臺(tái)由數(shù)百萬(wàn)細(xì)菌組成的計(jì)算機(jī)則能同時(shí)考慮每一條路徑。隨著時(shí)間的流逝，細(xì)菌計(jì)算機(jī)實(shí)際上將隨著細(xì)菌繁殖而增強(qiáng)其計(jì)算能力。 然而“ 漢彌爾頓路徑問(wèn)題”并不是細(xì)菌計(jì)算機(jī)能解決的唯一問(wèn)題。研究人員在去年曾研制了一個(gè)用以解決“翻煎餅問(wèn)題”的細(xì)菌計(jì)算機(jī)。“翻煎餅問(wèn)題”簡(jiǎn)單說(shuō)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(shí)將最大片的置于底部，最后計(jì)算出此一問(wèn)題的可能解答數(shù)。雖然貌似簡(jiǎn)單，其實(shí)“翻煎餅問(wèn)題”運(yùn)算量巨大。如果有6張煎餅，有46080種可能，12張煎餅有1.9萬(wàn)億種可能。在“翻煎餅問(wèn)題”計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上，科學(xué)家進(jìn)一步研制出能解決 “漢彌爾頓路徑問(wèn)題”的細(xì)菌計(jì)算機(jī)。 基因技術(shù)解決設(shè)計(jì)難題 在生物計(jì)算機(jī)中，每一個(gè)細(xì)菌都變成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，能同時(shí)展開(kāi)運(yùn)算。當(dāng)數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)菌同時(shí)工作時(shí)，其運(yùn)算能力非常驚人。然而，如何控制大量的細(xì)菌進(jìn)行工作，從而具備運(yùn)算能力卻是一個(gè)難題。基因技術(shù)幫研究人員解決了這一難題。研究人員通過(guò)改變大腸桿菌的DNA，將“ 漢彌爾頓路徑問(wèn)題”簡(jiǎn)化為只有三個(gè)城市的版本并加以編碼。這些城市由一系列會(huì)令細(xì)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(jī)性排序進(jìn)行探索。產(chǎn)生正確答案的細(xì)菌將會(huì)發(fā)出黃光。 這個(gè)試驗(yàn)成功了，科學(xué)家們通過(guò)檢查DNA序列來(lái)核對(duì)發(fā)出黃光的細(xì)菌所給出的答案。通過(guò)使用一些額外的基因差異———比如對(duì)特定抗生素的抗性，該研究小組認(rèn)為可以將他們的方法加以擴(kuò)展，解決涉及更多城市的問(wèn)題。 該科研小組除了證明了細(xì)菌計(jì)算的威力之外，還為合成生物學(xué)領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。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(guò)美國(guó)麻省理工學(xué)院的合成生物學(xué)家湯姆-奈特也表示，不要期待細(xì)菌超級(jí)計(jì)算機(jī)短時(shí)間內(nèi)面世。奈特說(shuō)“這開(kāi)啟了應(yīng)用廣泛的生物計(jì)算之門(mén)，不過(guò)還并不會(huì)令你的Xbox運(yùn)行的更快。” |
