什么是生物计算机

‘壹’ 生物计算机的概念是什么

生物计算机：又称仿生计算机，是以生物芯片取代在半导体硅片上集成数以万计的晶体管制成的计算机。它的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。

相关内容解释

在生物芯片中，信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单链、双键结构顺序的改变。因此，当一列波传播到分子链的某一部位时，它们就像硅集成电路中的载流子(电流的载体叫做载流子)那样传递信息。

由于蛋白质分子比硅芯片上的电子元件要小得多，彼此相距很近很近，因此，生物元件可小到几十亿分之一米，元件的密集度可达每平方厘米10～100万亿个，甚至1000万亿个门电路。

生物芯片具有天然的立位化结构，它的密集度比平面型的硅集成电路高3～5个数量级。这就意味着，生物计算机每完成一项运算，所需的时间仅为目前硅集成电路计算机的万分之一。与普通计算机不同的是，由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以，生物计算机既有自我修复的功能，又可直接与生物活体结合。同时，生物芯片具有发热少、功耗低、电路间无信号干扰等优点。

‘贰’ 我想问一下，什么是生物计算机

生物计算机是用生物材料取代晶体管的计算机，晶体管是计算机最重要的电子元件，一般由半导体制成，现在技术基本达到极限，而如果改为生物材料，如蛋白质分子，神经元细胞，计算机的运算速度将成数量级递增。

‘叁’ 请问一下生物计算机的原理

生物计算机的原理是信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化，开始计算。

其主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物芯片比硅芯片上的电子元件要小很多，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。

生物计算机能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以成为人们生活中最好的伙伴，担任各种工作，如可应用于通讯设备、卫星导航、工业控制领域，发挥它重要的作用。

美国贝尔实验室生物计算机部的物理学家们正在研制由芯片构成的人造耳朵和人造视网膜，这项技术的成功有望使聋盲人康复。

生物电脑的成熟应用还需要一段时间，但是科学家已研制出生物电脑的主要部件———生物芯片。美国明尼苏达州立大学已经研制成世界上第一个“分子电路”，由“分子导线”组成的显微电路只有目前计算机电路的千分之一。

(3)什么是生物计算机扩展阅读

科学家通过对生物组织体研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成，而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有“开”与“关”的功能。

因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。

生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。

其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。

由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有1×10^(-11)秒，大大超过人脑的思维速度。

‘肆’ 什么是生物计算机

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。

‘伍’ 什么是生物计算机和量子计算机

生物计算机：
生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。
量子计算机：
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

‘陆’ 生物计算机的概念历史以及发展前景

生物计算机的概念：

生物计算机也称仿生计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片来替代半导体硅片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。

生物计算机的历史以及发展前景：

生物计算的早期构想始于1959年，诺贝尔奖获得者Feynman提出利用分子尺度研制计算机；20世纪70年代以来，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处在不同的状态下，可产生有信息和无信息的变化。科学家们发现生物元件可以实现逻辑电路中的0与1、晶体管的通导或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等等。经过特殊培养后制成的生物芯片可作为一种新型高速计算机的集成电路。1994年，图灵奖获得者Adleman提出基于生化反应机理的DNA计算模型；在生物计算机方面突破性工作是北京大学在2007年提出的并行型DNA计算模型，将具有61个顶点的一个3-色图的所有48个3-着色全部求解出来，其算法复杂度为，而此搜索次数，即使是当今最快的超级电子计算机，也需要13 217年方能完成，该结果似乎预示着生物计算机时代即将来临。

(6)什么是生物计算机扩展阅读：

生物计算机的关键因素：

正如人类基因组计划给予我们的启示一样，DNA（脱氧核糖核酸）的资料储存及运算能力可能远远超过目前电脑所使用的硅晶片。目前，电脑科学家正致力于研发基因超级电脑，用以建构以DNA为基础的资讯科技新世纪。DNA又称为脱氧核糖核酸，使细胞核中携带生物生长指令的遗传物质。DNA拥有不可思议的资料存储功能，很可能比硅晶片更强。一般而言，1毫克DNA的存储功能大约相当于1万片的光盘片，更为不可思议的是，DNA还具有在同一时间处理数兆个运算指令的能力。研究者指出，将生命活动的指令进行编码的遗传分子DNA和RNA里可以储存比常规存储芯片多的数据，试管状的生物计算机中含有大量的遗传物质片断，每一个片断就是一个微型计算工具，因此生物计算机能同时进行数千次甚至上百万次计算。对于生物计算机将来的用途，研究人员有种种设想。其中一项就是让它代替人进行新药物临床试验，它通过运算可以模拟人体的多种变化情况，只要把药品的成分描述输入生物计算机，就会得出反应结果。

‘柒’ 请用最简洁的语言介绍什么是生物计算机

科学家通过对生物组织体研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成，而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有“开 ”与“关”的功能。因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。

‘捌’ 生物计算机是怎么回事

生物计算机，主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片，利用有机化合物存储数据。信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。

‘玖’ 生物计算机的工作原理是什么

生物计算机一般就是指DNA（脱氧核糖核酸）计算机，DNA是生命遗传物质，生物的千姿百态的差别就是因为DNA内大量的碱基排列顺序不同。DNA计算机的基本原理是利用DNA分子作为芯片，存储巨量的数据，在某些酶的作用下瞬间完成生物化学反应，从一种基因代码转变为另一种基因代码。反应前的基因代码可作为输入数据，反应后的基因代码即运算结果。
DNA计算机的特点是：第一，DNA是分子，所以它是分子水平的计算机，因而体积非常小；第二，在相同体积下，它的存储容量、运算量都异乎寻常地大，例如1立方米的DNA计算机，可存储1万亿亿二进制位的数据，超过现在全世界所有计算机的存储容量的总和，它几天的运算量便相当于计算机面世以来全部计算机的总运算量；第三，耗能少，因为它的工作过程是一种生物化学反应，所以耗能量仅为一般计算机的10亿分之一；第四，智能水平高，因为它具有生物体特点，有生物活性，有自我复制和自我组合的能力；第五，能够植于生物体内工作。
DNA计算机目前还处于实验阶段，离实现仍有很长距离，因此还谈不上实用和普及。