最复杂、速度最快的分子计算机诞生 可实现100比特、连续25次不同运算

  据最新一期《自然》杂志报道 ,爱尔兰梅努斯大学的研究人员研制出一种新型DNA分子计算机 ,可利用DNA分子相互作用完成加法 、乘法和除法等数学运算 。这是近来 已报道的最复杂 、速度最快的分子计算机,已实现100比特计算,并可连续完成多达25次不同运算 。这项研究有望为低能耗计算和长期数据存储提供新的技术路径。

最复杂、速度最快的分子计算机诞生 可实现100比特、连续25次不同运算-第1张图片

  研究人员通过在试管中加入一小滴水和盐 ,以及短段DNA和一条较长的DNA支架,构建了这台DNA计算机。随后,他们先对混合物进行加热 ,再冷却,使DNA分子彼此相互作用并完成计算 。研究人员介绍,DNA分子在反应过程中会形成特定结构 ,而这个结构就是计算结果。

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  与依靠硅芯片运行的传统计算机不同,这套DNA计算机不需要持续供电,只需少量热量即可启动计算。计算启动后 ,系统无需持续输入能量 。

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  研究人员让这台DNA计算机运行了10个程序,其中包括100比特计算。在一项实验中,系统对约1100万至3400万范围内的数字进行加法运算 ,最长耗时14小时得到结果 ,而计算“10+3”只需30秒。

  实验还显示,这台DNA计算机具有较好的稳定性和可重复使用性,比较多 可连续完成25次不同计算 。梅努斯大学汉密尔顿研究所助理教授阿比尔·埃什拉表示 ,这套系统在试管中的反应速度很快,但仍远慢于硅基计算机。不过,与其他DNA计算机相比 ,该系统的计算速度更快。

  梅努斯大学汉密尔顿研究所教授达米恩·伍兹表示,人们长期以来习惯于把计算机理解为硅芯片设备,但实际上 ,DNA等分子也可以承担计算任务 。他认为,这项研究为探索不同形式的计算开辟了新方向。

  研究人员表示,未来这类分子计算系统有望用于长期数据存储、低能耗计算 ,并进一步发展为能够在细胞内部运行的分子系统,以用于疾病检测等工作。

(文章来源:科技日报)

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