这台“首开先河”的分子计算机能够执行简单的乘法、除法和加法。

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爱尔兰研究人员表示，他们创造了迄今为止最快、最复杂的“DNA计算机”之一。该成果由梅努斯大学（MU）设计，标志着微观遗传密码链能够执行曾专属于电子微芯片的数学运算。

该系统由盐水液滴中相互作用的DNA链构成，利用一条长DNA支架和热量来启动计算，无需持续供电。这台“首开先河”的分子计算机能够执行简单的乘法、除法和加法。

无需电力的计算

基于DNA的存储与计算基础设施是迈向生物计算的一条前进道路。这些架构不是将比特写入磁性表面，或通过硅晶体管运行逻辑，而是将数字信息转换为四种核心遗传碱基的特定排列：腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶。

多家研究所和组织一直在研究基于DNA的系统。例如，加州理工学院的一个团队开发了一种基于DNA的人工神经网络，无需微处理器，就能利用溶液中的分子相互作用识别手写数字（0-9）。

如今，这一领域的研究与开发势头进一步增强，尤其是在现代电子产品的能源足迹迅速攀升之际。仅在爱尔兰，标准数据中心就消耗了全国电力供应的惊人23%。

“我们一直受限于只看到一种计算机，但我们周围还有其他例子，包括我们的大脑，”梅努斯大学汉密尔顿研究所的达米安·伍兹教授说。

为了绕开硅的难题，研究人员用生物构建模块取代了电路板。这一过程本身出奇地简单且低技术。科学家将短DNA片段与一条较长的DNA支架混合在一小滴盐水中。

短暂的热脉冲启动生物相互作用。随着液体缓慢冷却，数百万条微观链漂到一起，发生反应，并自组装成复杂的分子图案，从而揭示最终答案。最终自组装的分子结构不依赖任何导线或持续电源，就充当了计算出的答案。

“一小滴液体中包含数十亿、有时数万亿条DNA链。这些链彼此相互作用以产生结果，”梅努斯大学汉密尔顿研究所助理教授、计算机科学家阿比尔·埃什拉博士说。

可解基础与复杂计算

这滴液体的能力令人惊叹。在测试运行中，团队执行了十个不同的程序。该分子系统在短短30秒内解出像10 + 3这样的基础数学题，而涉及最高达3400万数字的复杂100位加法大约在14小时内完成。值得注意的是，该装置远非一次性使用，因为团队在同一液滴中连续运行了多达25次计算，而没有任何性能损失。

“一个关键创新是，系统无需持续的能量输入就能自然找到答案，”伍兹补充说。

尽管流体处理如今不会取代高速智能手机，但绝对速度从来不是重点。

“反应在试管中发生得很快，但不如硅快，也无意如此。不过与其他DNA计算机相比，我们的最快，”埃什拉博士说。

在欧洲创新委员会名为DISCO项目的400万欧元资助下，梅努斯大学团队旨在开启电子芯片永远无法处理的应用。

DNA提供了无与伦比的存储密度以及生物相容性。未来的迭代版本可能将海量数字档案保存数千年，甚至可以在人体血液中流动，逐个细胞地识别疾病。

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