科學家開發出能加密和破譯圖像的生物計算機

　　據美國物理學家組織網2月8日(北京時間)報道，美國加州斯克里普斯研究院和以色列理工學院科學家開發出一種生物計算機，目前可用于破譯存儲在DNA芯片中的加密圖像。這是首次通過實驗演示基于DNA計算的分子圖像密碼系統。相關論文發表在最新一期《應用化學》上。

　　電子計算機由硬件、軟件、輸入和輸出4個部分構成，輸入、輸出的是電子信號，硬件是各種金屬、塑料、導線、晶體管的復雜組合，軟件是一系列電子信號形式的機器指令。而生物計算機這4個部分全是分子，所有生物系統甚至整個有機生物界、每個人都是一臺生物分子計算機，其硬件和軟件是復雜的生物分子，分子之間能有邏輯地進行“交談”。它們互相激活，執行某個預定的化學反應。輸入是一種經過特殊預定變化的分子，遵循一套特殊的法則(軟件)，這種化學計算過程的輸出，是另一種明確規定好了的分子。

　　新開發的生物計算機是把化學成分和一種裝有溶液的管子連接在一起，溶液中混合著各種不同的小DNA分子、經過選擇的DNA酶和ATP(三磷酸腺苷)。“這是一種清澈的溶液，你看不到任何東西。”領導該研究的以色列理工學院教授艾胡德·柯南說，“當分子開始相互作用，我們就可以靜候結果。還可以調整混合液中DNA和DNA酶改變處理過程，以得到想要的結果。”

　　生物計算機是根據圖靈機的模型設計的，圖靈機的操作與DNA鏈極為相似。閱讀開端從一個字母到另一個字母，在每個位點都執行4步操作：閱讀字母;用另一個字母替代該字母;改變它的內部形態;移動到下一個位置。一張指令表就是翻譯規則或翻譯軟件，指示這些操作。“我們的設備是圖靈機的簡化版。”柯南說。

　　柯南還指出，對于傳統計算任務而言，電子計算機速度更快、更可靠，生物計算機的主要優勢在于其生物特性。人們能把大量信息經過加密存儲在DNA芯片中，生物計算機處理單個步驟雖然比電子計算機要慢，但它能平行處理數萬億的化學步驟，使整體計算過程非常快。“這種技術讓我們能在一個芯片中印上數百萬像素，經過加密后，這種芯片能存儲的圖像數量可以達到天文數字。”

　　此外，這種設備能直接和生物系統甚至活的有機生物相互作用，因為分子計算機的4個組成部分之間都不需要接口，溶液中的分子會以一種瀑布般方式按照編好的程序進行化學反應。