第六代计算机.docx

第六代计算机 在20世纪的科学技术发展史中，时间短暂但对人类社会影响却非常深远的独创，首推电子计算机。电子计算机是20世纪最重大的科技成就之一。自1946年世界上第一台电子计算机“埃尼阿克”诞生以来，计算机科学技术得到了惊人的发展，已经经验了第一代电子管计算机、其次代晶体管计算机、第三代集成电路计算机、第四代大规模集成电路计算机的更新。截止到11015年，出现了第五代人工智能计算机神经计算机。其特点是可以实现分布式联想记忆，并能在肯定程度上模拟人和动物的学习功能。但作为计算机核心元件的集成电路的制造工艺已达到理论极限，在处理一些困难的科研所遇到的大量数据时，现有的计算机的运算速度和实力显得无能为力了。因此，20世纪80年头以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的探讨倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高效的第六代计算机生物计算机。 20世纪80年头，美国、日本、前苏联等国家起先着手研制第六代计算机即生物计算机。早在20世纪73年头，人们就发觉脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表“有信息”或“无信息”。于是，科学家设想：假如有机物的分子也具有这种“开”和“关”的功能。那岂不行以把它们作为计算机的基本构件，从而造出“有机物计算机”吗?后来有科学家发觉，一些半醌类有机化合物的分子具备“开”和“关”2种电态功能，可以把它当成一个开关。科学家们还进一步发觉，蛋白质分子中的氢也具备“开”和“关”2种电态功能，因而也可以把一个蛋白质分子当成一个开关。这一系列发觉激起了科学家们研制生物电子元件的灵感，相继有一些简洁的生物元件问世，如生物开关元件、生物记忆元件等。 从理论上说，只要是用半醌类有机化合物的分子或蛋白质的分子作元件，就能制造出“半醌型”或“蛋白质型”的计算机。由于有机物分子总是存在于生物体内，所以人们把这种有机物计算机称作“生物计算机”或“分子计算机”。 由有机物分子作为开关元件而构成的生物计算机，具有几个方面的突出优点。 首先是密集度高。由于DNA生物电子元件比硅芯片上的电子元件要小许多，而且生物芯片本身具有自然独特的立体化结构，其密度要比平面型硅集成电路高5个数量级，因此具有巨大的存储实力。如体积为1m的立方。的液体生物计算机，存储的信息比世界上全部计算机存储的信息总和还要多，而分子集成电路的密集度可以达到现有半导体超大规模集成电路的10万倍。 其次是速度快。分子逻辑元件的开关速度比目前的硅半导体逻辑元件开关速度高出1010倍以上。假如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应，就能使生物计算机同时运行几十亿次，这就意味着运算速度要比当今最新一代超级计算机快十万倍，能量消耗仅相当于一般计算机的十亿分之一。 此外，它的牢靠性高。由生物分子构成的分子集成电路(生物芯片)也同一般的生物体一样，具有“自我修复”的机能，也就是说，即便这种芯片出了点故障也无关大局，它能够渐渐地自动复原过来，达到“自我修复”。所以，这种生物计算机的牢靠性特别高，经久耐用，具有“半永久性”。这对于目前的电子计算机来说，简直是一件不行思议的事情。 最终，由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，比如能发挥生物本身的调整机能，自动修复芯片发生的故障，还能仿照人脑的思索机制。 目前，生物计算机仅处于起步阶段，不论如何，DNA计算机的提出拓宽了人们的视野，启发人们用算法的观念探讨生命，并向众多领域提出了挑战。，要想真正进入好用阶段还须要更多的时间和科学家更多的艰辛探究。但是，生物计算机可能要变更计算机的将来，在病理学和生物医学应用领域以及其他领域将发挥极为重要的作用。 生物计算机是以生物界处理问题的方式为模型的计算机。目前主要有：生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、生物化学反应算法等几种类型。 第4页 共4页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页第 4 页 共 4 页