孕育中的生物计算机

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洪量

电子计算机最基本的构件是开关元件，正是由千百万个这样的“开关”组成的电路，才使得
计算机显示出各种奇特的功能。而电子计算机用来传递信息的“语言”，归根结底只有“0
”和“1”，而“0”和“1”正好同“关”和“开”相对应。

于是，科学家设想：假若有机物的分子也具有这种“开”和“关”的功能，那岂不可以把它
们作为计算机的基本构件，从而造出“有机物计算机”吗?有关研究表明，这种设想是有科
学根据的，而并非是脱离实际的异想天开。

后来科学家发现，一些半醌类有机化合物的分子具备“开”和“关”两种电态功能，可以把
它当成一个开关。科学家们还进一步发现，蛋白质分子中的氢也具备“开”和“关”两种电
态功能，因而也可以把一个蛋白质分子当成一个开关。

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”，或称作“分子计算机”。

这种由有机物分子作为开关元件而构成的生物计算机，具有以下几个方面的突出优点：

一是密集度高。分子集成电路组元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
。

二是动作速度快。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1000倍以上。

三是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，就是说，即便是这种芯片出了点故障也无关大局，它能够慢慢地自动恢复过来，达
到“自我修复”。所以，这种生物计算机的可靠性非常之高，经久耐用，具有“半永久性”
。这对于目前的电子计算机来说，简直是一件不可思议的事情。

四是由于这种有机分子的生物化学元件是利用化学反应来进行工作的，所需能量甚少，因而也就根本不存在元件发热的问题，人们不必有这种担心。

从目前各国对于生物计算机的研制情况来看，总体上还是处于初级阶段，其主攻目标是研制出能够辨认光学图像、“触知”和识别固体表面形状、“感知”化学物质梯度及配置的“智能传感器”。