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美科学家造出细菌计算机能解数学难题

来源:新浪科技
摘要:据国外媒体报道,美国科学家近日设计出一种“有生命力”的计算机——细菌计算机,而且能够解决复杂的数学难题,速度远比硅芯片计算机运算速度快。随着细菌的不断繁殖,细菌计算机的运算能力还会不断增加。细菌计算机能解数学难题科学家是利用大肠杆菌设计出这种生物计算机的,并将这项发表于近日出版的《生物工程杂志》上......

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        据国外媒体报道,美国科学家近日设计出一种“有生命力”的计算机——细菌计算机,而且能够解决复杂的数学难题,速度远比硅芯片计算机运算速度快。随着细菌的不断繁殖,细菌计算机的运算能力还会不断增加。



  细菌计算机能解数学难题



  科学家是利用大肠杆菌设计出这种生物计算机的,并将这项发表于近日出版的《生物工程杂志》上。通过这种生物计算机,能够来解决称为“  汉弥尔顿路径问题”(Hamiltonian  Path  Problem)的数学难题。假设一个人若要游览英国十座城市,从伦敦(第一个城市)出发,最后目的地为布里斯托尔(第十个城市)。“汉弥尔顿路径问题”需要解决的就是要找出你可以选择的最短路径。



  这个看似简单的问题却是出人意料地难以解决,因为可供选择的路径有350多万条。普通计算机要找出其中最短的路线需要花很长的时间,因为它一次只能尝试一条。而一台由数百万细菌组成的计算机则能同时考虑每一条路径。随着时间的流逝,细菌计算机实际上将随着细菌繁殖而增强其计算能力。



  然而“  汉弥尔顿路径问题”并不是细菌计算机能解决的唯一问题。研究人员在去年曾研制了一个用以解决“翻煎饼问题”的细菌计算机。“翻煎饼问题”简单说就是要把一叠不同大小、半面焦且金黄焦面向下的煎饼,利用一只翻铲,将每一焦面全部向上,同时将最大片的置于底部,最后计算出此一问题的可能解答数。虽然貌似简单,其实“翻煎饼问题”运算量巨大。如果有6张煎饼,有46080种可能,12张煎饼有1.9万亿种可能。在“翻煎饼问题”计算机基础之上,科学家进一步研制出能解决  “汉弥尔顿路径问题”的细菌计算机。



  基因技术解决设计难题



  在生物计算机中,每一个细菌都变成了一台微型计算机,能同时展开运算。当数百万个细菌同时工作时,其运算能力非常惊人。然而,如何控制大量的细菌进行工作,从而具备运算能力却是一个难题。基因技术帮研究人员解决了这一难题。研究人员通过改变大肠杆菌的DNA,将“  汉弥尔顿路径问题”简化为只有三个城市的版本并加以编码。这些城市由一系列会令细菌发出红光或绿光的基因代表,而城市间可能的途径由DNA的随机性排序进行探索。产生正确答案的细菌将会发出黄光。



  这个试验成功了,科学家们通过检查DNA序列来核对发出黄光的细菌所给出的答案。通过使用一些额外的基因差异———比如对特定抗生素的抗性,该研究小组认为可以将他们的方法加以扩展,解决涉及更多城市的问题。



  该科研小组除了证明了细菌计算的威力之外,还为合成生物学领域做出了重要贡献。就像电子电路是由一些晶体管、二极管及和其他元件组成,生物电路也同样如此。



  不过美国麻省理工学院的合成生物学家汤姆-奈特也表示,不要期待细菌超级计算机短时间内面世。奈特说“这开启了应用广泛的生物计算之门,不过还并不会令你的Xbox运行的更快。”(唐宁)
作者: 2009-7-31
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