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中科院团队打造DNA计算机，成功算出900的平方根

来源：晰数塔互联网快讯时间：2020年01月19日 14:10

编者按：本文来自微信公众号“新智元”（ID：AI_era），来源：Gizmodo，编辑：大明，36氪经授权发布

近日，中科院长春光机所中美联合光子实验室团队打造出“DNA计算机”，使用DNA链的存在或缺失表示二进制数0或1，用电子计算机相同的逻辑算出了900的平方根。向取代硅基计算机的“DNA计算机”的诞生迈出坚实一步。

实际上，早在1994年，就有生物学家就提议使用遗传材料进行计算。自那时以来，科学家们已经找到了在DNA中存储并操纵信息位的方法，操纵方式和逻辑与电子计算机相似。

但是，最近在Wiley旗下知名材料学期刊Small上发表的一篇论文认为，过去很难将这个逻辑集成到可以执行困难的数学运算的电路中。这项研究研究人员认为，他们的平台向着可以取代硅的DNA的计算机迈出的一步。

中科院团队打造DNA计算机，成功算出900的平方根

中科院长春光机所中美联合光子实验室主任、罗彻斯特大学教授，此文通讯作者郭春雷表示：“目前 DNA计算仍处于起步阶段，但有望解决当前硅基计算机难以解决，甚至无法解决的问题。”

他们打造的DNA计算机基本上是一小瓶定制的DNA链，用来与作为输入的更多定制DNA链连接，然后根据存在的DNA链，使用最多五个不同波长的光进行发光控制。

用DNA链的存在或缺失，表示二进制“1”和“0”

我们平时使用的计算机将位表示为晶体管中是否存在电压，而该DNA计算机系统将每个唯一位表示为是否存在完整的相应DNA链。

这意味着要计算1的平方根，只需放入链A，但是计算484的平方根（用二进制表示为0111100100）将需要放入链C，F，G，H和I，以表示“1”，去除链A，B，D，E和J，以表示“0”。

根据这些输入，平台会发出五种可能的光波长（蓝色，橙色，黄色，红色和绿色）中的一个或多个发光，分别代表五位数字的输出。这些波长的存在与否，分别代表二进制数字1和0。

因此，如果以计算484的平方根为例，输入0111100100（加上C，F，G，H和I链代表“1”，去掉A，B，D，E和J链以表示“0”），结果输出为蓝、黄和红光亮，但绿和橙光不亮，这代表五位二进制数“10110”（即为十进制的“22”，484的平方根）。

10个二进制数字最多可以表示十进制的1023。研究人员能够计算出最多900的平方根，这是目前该系统可以表示的最大完全平方数。

这个系统不是计算器，不能做数学运算；这是一个单一用途的系统，它使用表格将一系列DNA链转换为相应的光模式。同时也是将DNA转化为计算机的几种不同方式之一。其他方法包括酶或自组装DNA链等。

但是，这样的系统很难创建，要求每个输入都经过特殊编码，以避免与其他输入发生反应或产生错误的结果。研究人员希望有一天，基于这一设计概念，他们可以执行更复杂的数学运算。

https://gizmodo.com/using-a-dna-based-computer-scientists-get-the-square-r-1841070157

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201903489