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美科学家造出细菌计算机能解数学难题万芳

发布时间:2020-02-14 12:06:38 阅读: 来源:仪表阀厂家

美科学家造出细菌计算机,能解数学难题

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。”

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