DNA计算机可进化吗-DNA计算机.docx

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1、DNA计算机可进化吗:DNA计算机 很多先进技术的实践好像都来自斗争的想象。在科幻世界中，将来战士们的大脑被植入芯片，使大脑基本实力呈几何级数增长，令战斗力超凡。他们能回忆起任何一个训练细微环节，也能在任何时刻精确无误地接受上级指令，成为以一敌一百零一的“超级战士”。现实中，这种植入芯片提高作战实力的设想并非第一次出现，而脑神经与芯片连接，比国际空间站与一节火车对接要困难得多，终归脑机接口技术要链接的是两种绝然不同的物质。不过，最近进行的一项试验中，探讨人员应用定向进化方法创建了制造二氧化硅的酶，而二氧化硅是用于制造半导体和计算机芯片的材料。也就是说，将来，就像科幻小说那样，向大脑植入以DNA

2、为基础的人造智能芯片，就像现在接种疫苗一样简洁。至少，它可以让已精确“运行”50年的“摩尔定律”接着生效。1965年，英特尔创始人之一戈登?摩尔就计算技术作出一项预言，也就是至今仍旧有效的“摩尔定律”，内容是电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍，计算机的处理速度也将提升一倍。如今，大多数专家预料这种增长速率将在2022年前放缓，但这种创建硅半导体的全新方法可望接着保持这种速率，甚至可能予以加速。人工干预的进化不久前，刊登在美国国家科学院院刊上的探讨报告对此作了具体解读，来自加州高校圣巴巴拉分校和其他地区的探讨人员已经驾驭了进化过程，用于制造能够产生新型半导体结构的酶。“它看起来像是

3、自然选择，但我们做的其实是人工选择。”加州高校圣巴巴拉分校荣誉教授，该报告作者之一丹尼尔?莫尔斯在一次访谈中说。详细做法是让取自海绵动物的一种酶突变，形成多种突变体，“我们从一百零一万种突变的DNA中选出能够制造半导体的一个”。在此前一项探讨中，莫尔斯和探讨小组的其他成员曾经发觉了硅蛋白一种海绵动物用于构建它们的硅骨骼的自然酶。碰巧的是，这种矿物同样被用于制造半导体计算机芯片。“于是我们就想，是否可以通过基因工程变更酶的结构，使之可以制造通常活生物体不会制造的其他矿物质和半导体？”莫尔斯说。为了使之成为可能，探讨人员分别出携带硅蛋白编码的DNA片段并大量复制，然后在DNA中定向引入数一百零一万

4、种突变。在此过程中，间或会出现硅蛋白突变体，它们能够生成不同的半导体这种工艺完全是自然选择的翻版，只不过所费时间更短，而且受到人工选择的定向干预，并非适者生存的结果。定向进化为了弄清哪些硅蛋白DNA的突变形式能够导致所需的半导体生成，DNA须要通过一个细胞的分子机器进行表达。“问题是，尽管二氧化硅相对无害于活细胞，我们想要生成的一些半导体则带有毒性，”莫尔斯说，“因此我们不能运用活细胞，必需采纳合成的细胞替代物。”作为人工合成的细胞替代物，探讨小组利用塑料珠表面在水中形成的微小囊泡。一种不同形式的海绵动物DNA被涂在数一百零一万微珠表面，浸在水里，水里则添加了DNA酶表达所需的化学物质。接下来

5、，塑料珠“细胞”被封闭在油里，作为人工制作的细胞膜。塑料珠再被置于一种溶剂中，其中含有变异酶起先在塑料珠表面合成半导体矿物质过程中所需的化学物质（硅和钛）。经过一段时间的等待，让酶完成材料的制造工作，然后使塑料珠穿过激光束，激光束旁边的感应器会自动识别出那些携带所需半导体(二氧化硅或二氧化钛)的塑料珠。随后，那些表面胜利合成了半导体的微珠被破裂，以便发生突变的DNA可被分别并确认其效能。各种形态的二氧化硅如今被用于计算机芯片的生产，而二氧化钛则用于制造太阳能电池。利用生物酶和定向进化制造这些材料是首要目的。当然，上述成果并不意味着探讨人员已可以让细胞自行制造计算机芯片，但它的确预示着以新工艺制

6、造半导体的发展方向。人机合一有多远完全可以想象，基于此而产生的DNA计算技术一旦成熟，那么真正的“人机合一”就会实现。因为大脑本身就是一台自然的DNA计算机，只要有一个接口，DNA计算机通过接口可以干脆接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，而且它以从人体细胞汲取养分的方式来补充能量，不用外界的能量供应。无疑，DNA计算机的出现将给整个世界带来巨大的改变。它在探讨逻辑、破译密码、基因编程、疑难病症防治以及航空航天等领域的应用具有独特优势。假如DNA计算机变为现实，那么在人体甚至在细胞内运行的计算机研制就成为可能，它能够充当监控装置，发觉潜在的致病改变，还可以在人体内合成所需的药物，治疗癌症、

7、心脏病、动脉硬化等疑难病症，甚至在复原盲人视觉方面，也将大显身手。不过，由于受目前生物技术水平的限制，DNA计算过程中，前期DNA分子链的创建和后期DNA分子链的选择，要耗费相当的工作量。而且数以亿计的DNA分子特别困难，在反应过程中很简单发生变质和损伤，甚至试管壁吸附残留都可能发生致命错误。因此，DNA计算机真正进入现实生活尚需时日。雨读依据史密森杂志博客、北青网、科技部门户网站、一百零一度一百零一科综合编辑。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页