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第31章 生物计算机

用生物芯片制造的计算机就是生物计算机。所谓生物芯片就是指用蛋白质分子作元件制造成的集成电路,因此也有人称生物计算机为蛋白质计算机、下一代计算机。

生物计算机的外部用一种非常薄的玻璃膜制成,内装精巧的晶格,晶格里安放生物芯片。由生物芯片组成的生物集成块完成计算机主体工作。这种计算机有着广阔的发展前景,因为它有很多优点:

第一、体积小。1平方毫米芯片可容纳数亿个电路,芯片密集度可达到每平方厘米1015~1016个,生物计算机的体积可缩小至现在计算机的103~105分之一。

第二、存储容量大。生物计算机一个存储点只有一个分子大小,所以生物计算机的存储容量可达到普通计算机的10亿倍。

第三、运算速度快。科学家估计,蛋白质集成电路大小是硅片集成电路的千分之一,甚至达到十万分之一,而运算一次只需要10-11秒,仅为目前集成电路的运算时间的万分之一。生物计算机运算比现在计算机快多了。生物计算机元件的密度比人脑神经细胞的密度高100万倍。

第四、散热快。生物芯片中传递信息时,由于受到的阻抗低,耗能低,仅相当于一般计算机的十亿分之一,所以容易散热。

第五、可靠性高。生物计算机一个重要特点就是具有自我组织自我修复功能,它若与人脑结合起来,听从人脑指挥,就可以具有更高的性能。生物计算机可以用基因工程方法进行生产制造,成本相当低。

二十世纪八十年代初,美国海军科研实验室研究工作出现了“生物计算机机热”。1984年,日本开始研究生物计算机,每年经费高达80亿日元,到1985年,把这一研究列为国家重点开发计划。1987年,英国拨款3000万英镑,用于进行生物计算机研究。

科学家利用蛋白质制造出“开关装置”,并且已确定,可以利用细胞色素C、细菌视紫红质、遗传基因分子、导电聚合物等蛋白质制造生物芯片。美国科技人员已率先研究出用于生物计算机的分子电路,它由有机物质的分子组成。由分子导线组成的显微电路,其大小仅为现代计算机电路的千分之一。

由于生物计算机有些关键技术还存在许多问题没有解决,因此科学家预测,估计要到2015年左右,生物计算机才能广泛应用。

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