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美科学家造出细菌计算机能解数学难题

  美国科学家使细菌计算机可以解决数学问题

  北京时间7月29日消息,据国外媒体报道,美国科学家最近设计出一种“可行”的电脑 - 一台细菌计算机,同时也比硅片计算速度更快地解决复杂的数学问题。随着细菌继续繁殖,细菌计算能力将继续增加。能够解决数学问题的细菌计算机
科学家正在利用大肠杆菌来设计这样的生物计算机,而这一点已经发表在最近一期的“生物工程杂志”上。用这种生物计算机,可以解决称为“哈密顿路径问题”的数学问题。假设一个人想从伦敦(第一个城市)出发去英格兰的十个城市,最后的目的地是布里斯托尔(第十城市)。 “汉密尔顿路径问题”需要解决的是找到你可以选择的最短路径。这个看似简单的问题出乎意料地难以解决,因为有350多万条路线可供选择。一台普通电脑需要很长时间才能找到最短的一台,因为它只能一次尝试一台。由数百万细菌组成的计算机可以同时考虑每条路径。随着时间的推移,细菌计算机将会随​​着细菌的繁殖而增加其计算能力。然而,“汉密尔顿路径问题”并不是细菌计算机能够解决的唯一问题。去年,研究人员开发出一种细菌计算机来解决“煎饼问题”。 “泛煎饼的问题”简单地说就是把一堆大小不一的焦面和金焦面朝下煎饼,用一把锅铲,每个焦平面全部向上,而最底端的一块计算,最后一个计算这个问题的可能答案的数量。虽然看似简单,其实“泛煎饼问题”计算量巨大。如果有6个煎饼,46080是可能的,12个煎饼1.9万亿个可能性。基于“Pan-Pancake Problem”计算机,科学家们进一步开发了一种能够解决“Hamilton路径问题”的细菌计算机。基因技术解决设计难题在生物电脑中,每个细菌都变成了一台微型计算机,同时进行扩展操作。当数以百万计的细菌在同一时间工作,其计算能力是惊人的。但是,如何控制大量的细菌工作,具有计算能力是一个问题。遗传技术帮助研究人员解决这个问题。通过改变大肠杆菌的DNA,研究人员将汉密尔顿路径问题简化为三城市版本,并将其编码。这些城市由一系列导致细菌发出红光或绿光的基因所代表,可能的城市间探索方式是基于DNA的随机化。产生正确答案的细菌会发出黄光。实验成功了,科学家们检查了DNA序列,找出了发黄的细菌的答案。通过使用一些额外的遗传差异 - 比如对特定抗生素的抗性 - 团队认为他们的方法可以扩展到解决涉及更多城市的问题。除了证明细菌计算的力量之外,研究小组还为合成生物学领域做出了重要贡献。正如电子电路由晶体管,二极管和其他元件组成的一样,生物电路也是如此。然而,麻省理工学院的合成生物学家Tom Knight也表示,细菌超级计算机不会在短时间内出现。奈特说:“这为大量的生物计算打开了大门,但它不会让你的Xbox运行得更快。”点击

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