生物計算機包括哪些

㈠ 生物計算機的種類

生物分子或超分子晶元
立足於傳統計算機模式，從尋找高效、體微的電子信息載體及信息傳遞體入手，目前已對生物體內的小分子、大分子、超分子生物晶元的結構與功能做了大量的研究與開發。「生物化學電路」 即屬於此。
自動機模型
以自動理論為基礎，致力與尋找新的計算機模式，特別是特殊用途的非數值計算機模式。目前研究的熱點集中在基本生物現象的類比，如神經網路、免疫網路、細胞自動機等。不同自動機的區別主要是網路內部連接的差異，其基本特徵是集體計算，又稱集體主義，在非數值計算、模擬、識別方面有極大的潛力。
仿生演算法
以生物智能為基礎，用仿生的觀念致力於尋找新的演算法模式，雖然類似於自動機思想，但立足點在演算法上，不追求硬體上的變化。
生物化學反應演算法
立足於可控的生物化學反應或反應系統，利用小容積內同類分子高拷貝數的優勢，追求運算的高度並行化，從而提供運算的效率。DNA計算機屬於此類。
細胞計算機
採用系統遺傳學（system genetics）原理、合成生物技術，人工設計與合成基因、基因鏈、信號傳導網路等，對細胞進行系統生物工程（system bio-engineering）改造與重編程序，可以做復雜的計算與信息處理，細胞計算機又稱為濕計算機（wet computer），目前的計算機是干計算機（dry computer）。
1994年中科院曾邦哲發表系統生物工程的基因組藍圖設計與生物機器裝配、生物分子電腦與細胞仿生工程等仿生學與基因工程的整合概念。中科院曾邦哲（曾傑）1999年提出把遺傳信息系統看作基因組智能（genomic intelligence)人工編制基因程序，重新設計細胞內復雜生物分子相互作用網路，使細胞成為人工生命系統（artificial biosystem），並在線公布了人工設計細胞內分子電路系統的概念圖，以之區別於「artificial life」，從而提出計算機仿生學、基因工程的細胞分子機器的設計與裝配研究，2002年在德國提出分子模塊、細胞器、基因群設計細胞並設計細胞信號通訊的生物計算機模型，從而拓展了多元細胞計算機與層次的概念。生物計算機研究與開發成為現代合成生物學的重要內容。

㈡ 什麼是生物計算機

用生物晶元製造的計算機就是生物計算機。所謂生物晶元就是指用蛋白質分子作元件製造成的集成電路，因此也有人稱生物計算機為蛋白質計算機、下一代計算機。

生物計算機的外部用一種非常薄的玻璃膜製成，內裝精巧的晶格，晶格里安放生物晶元。由生物晶元組成的生物集成塊完成計算機主體工作。這種計算機有著廣闊的發展前景，因為它有很多優點：

第一、體積小。1平方毫米晶元可容納數億個電路，晶元密集度可達到每平方厘米1015～1016個，生物計算機的體積可縮小至現在計算機的103～105分之一。

第二、存儲容量大。生物計算機一個存儲點只有一個分子大小，所以生物計算機的存儲容量可達到普通計算機的10億倍。

第三、運算速度快。科學家估計，蛋白質集成電路大小是矽片集成電路的千分之一，甚至達到十萬分之一，而運算一次只需要10-11秒，僅為目前集成電路的運算時間的萬分之一。生物計算機運算比現在計算機快多了。生物計算機元件的密度比人腦神經細胞的密度高100萬倍。

第四、散熱快。生物晶元中傳遞信息時，由於受到的阻抗低，耗能低，僅相當於一般計算機的十億分之一，所以容易散熱。

第五、可靠性高。生物計算機一個重要特點就是具有自我組織自我修復功能，它若與人腦結合起來，聽從人腦指揮，就可以具有更高的性能。生物計算機可以用基因工程方法進行生產製造，成本相當低。

二十世紀八十年代初，美國海軍科研實驗室研究工作出現了「生物計算機機熱」。1984年，日本開始研究生物計算機，每年經費高達80億日元，到1985年，把這一研究列為國家重點開發計劃。1987年，英國撥款3000萬英鎊，用於進行生物計算機研究。

科學家利用蛋白質製造出「開關裝置」，並且已確定，可以利用細胞色素C、細菌視紫紅質、遺傳基因分子、導電聚合物等蛋白質製造生物晶元。美國科技人員已率先研究出用於生物計算機的分子電路，它由有機物質的分子組成。由分子導線組成的顯微電路，其大小僅為現代計算機電路的千分之一。

由於生物計算機有些關鍵技術還存在許多問題沒有解決，因此科學家預測，估計要到2015年左右，生物計算機才能廣泛應用。

㈢ 什麼是生物計算機概念是什麼

參考http://www.people.com.cn/item/yjxqn/sjzw/122306.html

㈣ 我想問一下，什麼是生物計算機

生物計算機是用生物材料取代晶體管的計算機，晶體管是計算機最重要的電子元件，一般由半導體製成，現在技術基本達到極限，而如果改為生物材料，如蛋白質分子，神經元細胞，計算機的運算速度將成數量級遞增。

㈤ 什麼是生物計算機

生物計算機又稱仿生計算機，是以生物晶元取代在半導體矽片上集成效以萬計的晶體管製成的計算機。它的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，並以此作為生物晶元。生物計算機晶元本身還具有並行處理的功能，其運算速度要比當今最新一代的計算機快10萬倍，能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一，存儲信息的空間僅佔百億億分之一。

㈥ 生物計算機的優點與用途

生物計算機與量子計算機
首先是生物計算機
人類有一門學科叫仿生學，即通過對自然界生物特性的研究與模仿，來達到為人類社會更好地服務的目的。典型的例子如，通過研究蜻蜒的飛行製造出了直升機；對青蛙眼睛的表面「視而不見」，實際「明察秋毫」的認識，研製出了電子蛙眼；對蒼蠅飛行的研究，仿製出一種新型導航儀——振動陀螺儀，它能使飛機和火箭自動停止危險的「跟頭」飛行，當飛機強烈傾斜時，能自動得以平衡，使飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失；對蝙蝠沒有視力，靠發出超聲波來定向飛行的特性研究，製造出了雷達、超聲波定向儀等；對「變色龍」的研究，產生了隱身科學和保護色的應用……
仿生學同樣可應用到計算機領域中。
科學家通過對生物組織體研究，發現組織體是由無數的細胞組成，細胞由水、鹽、蛋白質和核酸等有機物組成，而有些有機物中的蛋白質分子像開關一樣，具有「開」與「關」的功能。因此，人類可以利用遺傳工程技術，仿製出這種蛋白質分子，用來作為元件製成計算機。科學家把這種計算機叫做生物計算機。
生物計算機有很多優點，主要表現在以下幾個方面：
首先，它體積小，功效高。在一平方毫米的面積上，可容納幾億個電路，比目前的集成電路小得多，用它製成的計算機，已經不像現在計算機的形狀了，可以隱藏在桌角、牆壁或地板等地方。
其次，當我們在運動中，不小心碰傷了身體，有的上點兒葯，有的年輕人甚至葯都不上，過幾天，傷口就癒合了。這是因為人體具有自我修復功能。同樣，生物計算機也有這種功能，當它的內部晶元出現故障時，不需要人工修理，能自我修復，所以，生物計算機具有永久性和很高的可靠性。
再者，生物計算機的元件是由有機分子組成的生物化學元件，它們是利用化學反應工作的，所以，只需要很少的能量就可以工作了，因此，不會像電子計算機那樣，工作一段時間後，機體會發熱，而它的電路間也沒有信號干擾。
1983年，美國公布了研製生物計算機的設想之後，立即激起了發達國家的研製熱潮。當前，美國、日本、德國和俄羅斯的科學家正在積極開展生物晶元的開發研究。從1984年開始，日本每年用於研製生物計算機的科研投資為86億日元。
目前，生物晶元仍處於研製階段，但在生物元件，特別是在生物感測器的研製方面已取得不少實際成果。這將會促使計算機、電子工程和生物工程這三個學科的專家通力合作，加快研究開發生物晶元。
生物計算機一旦研製成功，可能會在計算機領域內引起一場劃時代的革命。

然後是量子計算機
量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子演算法時，它就是量子計算機。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。
20世紀60年代至70年代，人們發現能耗會導致計算機中的晶元發熱，極大地影響了晶元的集成度，從而限制了計算機的運行速度。研究發現，能耗來源於計算過程中的不可逆操作。那麼，是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那麼在量子力學中，它就可以用一個幺正變換來表示。早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經典計算機，並沒有用到量子力學的本質特性，如量子態的疊加性和相乾性。在經典計算機中，基本信息單位為比特，運算對象是各種比特序列。與此類似，在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以處於各種正交態的疊加態上，而且還可以處於糾纏態上。這些特殊的量子態，不僅提供了量子並行計算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。與經典計算機不同，量子計算機可以做任意的幺正變換，在得到輸出態後，進行測量得出計算結果。因此，量子計算對經典計算作了極大的擴充，在數學形式上，經典計算可看作是一類特殊的量子計算。量子計算機對每一個疊加分量進行變換，所有這些變換同時完成，並按一定的概率幅疊加起來，給出結果，這種計算稱作量子並行計算。除了進行並行計算外，量子計算機的另一重要用途是模擬量子系統，這項工作是經典計算機無法勝任的。
無論是量子並行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相乾性。遺憾的是，在實際系統中量子相乾性很難保持。在量子計算機中，量子比特不是一個孤立的系統，它會與外部環境發生相互作用，導致量子相乾性的衰減，即消相干。因此，要使量子計算成為現實，一個核心問題就是克服消相干。而量子編碼是迄今發現的克服消相干最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是：量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比，是目前研究的最多的一類編碼，其優點為適用范圍廣，缺點是效率不高。
迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。現在還很難說哪一種方案更有前景，只是量子點方案和超導約瑟夫森結方案更適合集成化和小型化。將來也許現有的方案都派不上用場，最後脫穎而出的是一種全新的設計，而這種新設計又是以某種新材料為基礎，就像半導體材料對於電子計算機一樣。研究量子計算機的目的不是要用它來取代現有的計算機。量子計算機使計算的概念煥然一新，這是量子計算機與其他計算機如光計算機和生物計算機等的不同之處。量子計算機的作用遠不止是解決一些經典計算機無法解決的問題。

㈦ 生物計算機是怎麼回事

生物計算機，主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，並以此作為生物晶元，利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質分子鏈傳播時，會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍，它具有很強的抗電磁干擾能力，並能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。生物計算機具有生物體的一些特點，如能發揮生物本身的調節機能，自動修復晶元上發生的故障，還能模仿人腦的機制等。

㈧ 什麼是生物計算機

生物計算機也稱仿生計算機，主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，並以此作為生物晶元來替代半導體矽片，利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質分子鏈傳播時，會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍，它具有很強的抗電磁干擾能力，並能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。生物計算機具有生物體的一些特點，如能發揮生物本身的調節機能，自動修復晶元上發生的故障，還能模仿人腦的機制等。

生物計算機是以核酸分子作為「數據」，以生物酶及生物操作作為信息處理工具的一種新穎的計算機模型。生物計算的早期構想始於1959年，諾貝爾獎獲得者Feynman提出利用分子尺度研製計算機；20世紀70年代以來，人們發現脫氧核糖核酸(DNA)處在不同的狀態下，可產生有信息和無信息的變化。

(8)生物計算機包括哪些擴展閱讀：

生物計算機的優點：

1. 體積小,功效高。

生物計算機的面積上可容納數億個電路,比目前的電子計算機提高了上百倍。同時，生物計算機，已經不再具有計算機的形狀，可以隱藏在桌角、牆壁或地板等地方，同時發熱和電磁干擾都大大降低。

2. 生物計算機的晶元永久性與可靠性

生物計算機具有永久性和很高的可靠性。若能使生物本身的修復機製得到發揮，則即使晶元出了故障也能自我修復。（這是生物計算機極其誘人的潛在優勢）蛋白質分子可以自我組合，能夠新生出微型電路，具有活性，因此生物計算機擁有生物特性。生物計算機不再像電子計算機那樣，晶元損壞後無法自動修復，生物計算機能夠發揮生物調節機能，自動修復受損晶元。因此，生物計算機可靠性非常高，不易損壞，即使晶元發生故障，也可以自動修復。因此，生物計算機晶元具有一定的永久性。

3. 生物計算機的存儲與並行處理

生物計算機在存儲方面與傳統電子學計算機相比具有巨大優勢。一克DNA存儲信息量可與一萬億張CD相當，存儲密度是通常使用磁碟存儲器的1000億到10000億倍。生物計算機還具有超強的並行處理能力，通過一個狹小區域的生物化學反應可以實現邏輯運算，數百億個DNA分子構成大批DNA計算機並行操作。尤其是生物神經計算機，具備很好的並行式分布式存儲記憶，廣義容錯能力。在處理玻爾茲曼自動機模型和一些非數值型問題時表現出巨大潛力。真正擺.脫馮諾依曼模型，真正實現智能。

4.發熱與信號干擾

生物計算機的元件是由有機分子組成的生物化學元件，它們是利用化學反應工作的，所以；只需要很少的能量就可以工作了，因此，不會像電子計算機那樣，工作一段時間後，機體會發熱，而生物計算機的電路間也沒有信號干擾。

5.數據錯誤率

DNA鏈的另一個重要性質是雙螺旋結構，A鹼基與T鹼基、C鹼基與G鹼基形成鹼基對。每個DNA序列有一個互補序列。這種互補性是生物計算機具備獨特優勢。如果錯誤發生在DNA某一雙螺旋序列中，修改酶能夠參考互補序列對錯誤進行修復。雙螺旋結構相當於計算機硬碟RAID1陣列，一塊硬碟位另一塊硬碟的鏡像，當第一塊硬碟破壞時，可通過第二塊硬碟進行數據修復。生物計算機自身具備修改錯誤特性，因此，生物計算機數據錯誤率較低。