DNA计算机实现900以内平方根运算:分子计算里程碑
罗切斯特大学团队在试管中利用DNA链构建生物计算机,成功计算1到900之间所有完全平方数的整数平方根(1,4,9...900)。这是迄今最先进的DNA计算系统,虽限于整数运算,但展示了分子计算处理复杂数学运算的潜力。
三大分子功能模块
1. 认知模块:用10种DNA构建块组合编码输入数字,不同组合对应不同数值,荧光标记实现可视化。
2. 生物计算模块:利用杂交反应实现10位平方根逻辑电路,通过荧光信号变化提取平方根结果。
3. 定义模块:基于荧光阈值处理输出,验证10位逻辑电路正确性。输出反馈可优化输入信号,支撑更复杂运算。
技术意义与前景
硅基晶体管已逼近10纳米物理极限(DNA宽度约2纳米),DNA计算凭借结构可编程性与海量并行性,有望突破摩尔定律瓶颈。团队将扩展至模拟/数字信号处理,攻克非整数平方根及更广泛数学运算。
该研究(Small, DOI:10.1002/smll.201903489)为生物工程与生物技术提供通用计算范式,预示DNA计算机未来将在海量数据处理与复杂计算领域替代硅基芯片。
工业技术