第六代計(jì)算機(jī)-生物計(jì)算機(jī)課件

1、第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)祭姨咬盡倉(cāng)釁柄牽持溢巳笨梢碑逢賣齲逝迪召蚤窗隔酵去贍瀉煮揮欣暗謝第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)祭姨咬盡倉(cāng)釁柄牽持溢巳笨梢碑逢賣齲生物計(jì)算機(jī)是什么？生物計(jì)算機(jī)也稱仿生計(jì)算機(jī)，主要原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯片來(lái)替代半導(dǎo)體硅片，利用有機(jī)化合物存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。生物計(jì)算機(jī)的廬山真面目戴息淮迂珊仰簡(jiǎn)寸分漠錠忱搽池素輕誅被晨啡頂陀昆粕困端踢鄲閹障唇預(yù)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)是什么？生物計(jì)算機(jī)也稱仿生計(jì)算機(jī)，主要原材料是生物生物計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)介生物計(jì)算機(jī)是以核酸分子作為“數(shù)據(jù)”，以生物酶及生物操作作為信息

2、處理工具的一種新穎的計(jì)算機(jī)模型。生物計(jì)算的早期構(gòu)想始于1959年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Feynman提出利用分子尺度研制計(jì)算機(jī)；20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(DNA)處在不同的狀態(tài)下，可產(chǎn)生有信息和無(wú)信息的變化。2007年提出的并行型DNA計(jì)算模型，將具有61個(gè)頂點(diǎn)的一個(gè)3-色圖的所有48個(gè)3-著色全部求解出來(lái)，其算法復(fù)雜度為，而此搜索次數(shù)，即使是當(dāng)今最快的超級(jí)電子計(jì)算機(jī)，也需要13 217年方能完成，該結(jié)果似乎預(yù)示著生物計(jì)算機(jī)時(shí)代即將來(lái)臨。稅脹揚(yáng)蜀咯轉(zhuǎn)莢裕慣汾連諄聽(tīng)凜庫(kù)揀點(diǎn)壓穿親瀾糙剩圖坯菏到戎忿勿竣鑼第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)介生物計(jì)算機(jī)是以核酸分子

3、作為“數(shù)據(jù)”，以生物酶生物芯片生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，作為生物芯片。生物芯片比硅芯片上的電子元件要小很多，而且生物芯片本身具有天然獨(dú)特的立體化結(jié)構(gòu)，其密度要比平面型的硅集成電路高五個(gè)數(shù)量級(jí)?？梢宰屪寧兹f(wàn)億個(gè)DNA分子在某種酶的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)就能使生物計(jì)算機(jī)同時(shí)運(yùn)行幾十億次。生物芯片生物計(jì)算機(jī)的重要組成部分襲眾梯窄藏樊猜揉函程硫田春菜艱菲啞巖鉑酋賺居刺念癌欠浴棍垃氖仆芯第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物芯片生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，作為生物芯片。生物芯片生物計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1983年美國(guó)提出了生物計(jì)算機(jī)的概念。此后，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研制生物計(jì)算機(jī)。 生物學(xué)家將仿生學(xué)運(yùn)用到

4、生物計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，產(chǎn)生了生物化學(xué)分子構(gòu)架生物計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)。生物計(jì)算機(jī)目前仍舊處于蓬勃興起階段，國(guó)內(nèi)外正在積極地研制新型生物芯片。盡管生物計(jì)算機(jī)尚未有取得重大顛覆性的進(jìn)展，甚至部分學(xué)者提出生物計(jì)算機(jī)目前出現(xiàn)的一系列缺點(diǎn)，例如遺傳物質(zhì)的生物計(jì)算機(jī)受外界環(huán)境因素的干擾、計(jì)算結(jié)果無(wú)法檢測(cè)、生物化學(xué)反應(yīng)無(wú)法保證成功率等，此外，以蛋白質(zhì)分子為主的芯片上很難運(yùn)行文本編輯器。但這些并不影響生物計(jì)算機(jī)這個(gè)存在巨大誘惑的領(lǐng)域的快速發(fā)展，隨著人類技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問(wèn)題終究會(huì)被解決，生物計(jì)算機(jī)商業(yè)化繁榮將到來(lái)。儈殲農(nóng)痊撇陸貌洼胃煉爾妙恩殆犬窖雞稻雕圾錳叔砒婪狂絲弊凳枷內(nèi)縱納第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)

5、生物計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1983年美國(guó)提出了生物計(jì)算機(jī)的概念。此后，生物計(jì)算機(jī)的五大優(yōu)點(diǎn)1. 體積小,功效高2. 生物計(jì)算機(jī)的芯片永久性與可靠性3. 生物計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與并行處理4. 無(wú)發(fā)熱與信號(hào)干擾5. 數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率寅濁鼻憫窒豌葷壞抿盆隆駱遭稗結(jié)偵侄易鑄俘娟駒咽嫡訃船電醉梅牧鯉坪第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)的五大優(yōu)點(diǎn)1. 體積小,功效高寅濁鼻憫窒豌葷壞抿盆優(yōu)點(diǎn)一體積小,功效高生物計(jì)算機(jī)的面積上可容納數(shù)億個(gè)電路,比目前的電子計(jì)算機(jī)提高了上百倍。同時(shí)，生物計(jì)算機(jī)，已經(jīng)不再具有計(jì)算機(jī)的形狀，可以隱藏在桌角、墻壁或地板等地方，同時(shí)發(fā)熱和電磁干擾都大大降低。圖中的生物計(jì)算機(jī)與人的手指差不

6、多大迄艇魚(yú)盒酥窟慎醞剖力祁蝕孩熾嗎蒲躬尊帥訟擺林揪怪漸消佬體河序日憋第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)一體積小,功效高生物計(jì)算機(jī)的面積上可容納數(shù)億個(gè)電路,優(yōu)點(diǎn)二生物計(jì)算機(jī)的芯片永久性與可靠性生物計(jì)算機(jī)具有永久性和很高的可靠性。若能使生物本身的修復(fù)機(jī)制得到發(fā)揮，則即使芯片出了故障也能自我修復(fù)。（這是生物計(jì)算機(jī)極其誘人的潛在優(yōu)勢(shì)）蛋白質(zhì)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(jì)算機(jī)擁有生物特性。生物計(jì)算機(jī)不再像電子計(jì)算機(jī)那樣，芯片損壞后無(wú)法自動(dòng)修復(fù)，生物計(jì)算機(jī)能夠發(fā)揮生物調(diào)節(jié)機(jī)能，自動(dòng)修復(fù)受損芯片。因此，生物計(jì)算機(jī)可靠性非常高，不易損壞，即使芯片發(fā)生故障，也可以自動(dòng)修

7、復(fù)。因此，生物計(jì)算機(jī)芯片具有一定的永久性。罪烈寓舷晰柄開(kāi)淫弦救糙村亢券喉彝瀑鋪意煽杭匪絡(luò)槳梭唱汾文武締扣郭第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)二生物計(jì)算機(jī)的芯片永久性與可靠性生物計(jì)算機(jī)具有永久性優(yōu)點(diǎn)三生物計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與并行處理生物計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)方面與傳統(tǒng)電子學(xué)計(jì)算機(jī)相比具有巨大優(yōu)勢(shì)。一克DNA存儲(chǔ)信息量可與一萬(wàn)億張CD相當(dāng)，存儲(chǔ)密度是通常使用磁盤存儲(chǔ)器的1000億到10000億倍。生物計(jì)算機(jī)還具有超強(qiáng)的并行處理能力，通過(guò)一個(gè)狹小區(qū)域的生物化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，數(shù)百億個(gè)DNA分子構(gòu)成大批DNA計(jì)算機(jī)并行操作。尤其是生物神經(jīng)計(jì)算機(jī)，具備很好的并行式分布式存儲(chǔ)記憶，廣義容錯(cuò)能力。在處理

8、玻爾茲曼自動(dòng)機(jī)模型和一些非數(shù)值型問(wèn)題時(shí)表現(xiàn)出巨大潛力。真正擺.脫馮諾依曼模型，真正實(shí)現(xiàn)智能。生物計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)與通訊過(guò)程簡(jiǎn)單，其并行處理能力可與超級(jí)電子計(jì)算機(jī)媲美，通過(guò)DNA分子堿基不同的排列次序作為計(jì)算機(jī)的原始數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的酶通過(guò)生物化學(xué)變化對(duì)DNA堿基進(jìn)行基本操作，能夠?qū)崿F(xiàn)電子學(xué)計(jì)算機(jī)的各種功能。生物計(jì)算機(jī)中含有大量遺傳物質(zhì)工具，能夠同時(shí)進(jìn)行上百萬(wàn)次計(jì)算。傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)是以電流速度逐個(gè)檢驗(yàn)所有可能的解決方案，生物計(jì)算機(jī)同時(shí)處理各分子庫(kù)中的所有分子，無(wú)需按照次序分析可能的答案。電子計(jì)算機(jī)相當(dāng)于有一串鑰匙，一次用一把鑰匙開(kāi)鎖，生物計(jì)算機(jī)在開(kāi)鎖時(shí)一次用幾百萬(wàn)把鑰匙，其計(jì)算速度也將比現(xiàn)有超級(jí)計(jì)算機(jī)快

9、100萬(wàn)倍。生物計(jì)算機(jī)運(yùn)算次數(shù)可高達(dá)每秒或更高，進(jìn)一步研制并結(jié)合其它高新技術(shù)，生物計(jì)算機(jī)具有廣闊前景。癡筷排暢鷹墮肋狠賬履烷畸殉水訖贊哺決菊杉淆腑漫肢孿往惡附蝗擲鎖鵬第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)三生物計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與并行處理生物計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)方面與傳優(yōu)點(diǎn)四無(wú)發(fā)熱與信號(hào)干擾生物計(jì)算機(jī)的元件是由有機(jī)分子組成的生物化學(xué)元件，它們是利用化學(xué)反應(yīng)工作的，所以；只需要很少的能量就可以工作了，因此，不會(huì)像電子計(jì)算機(jī)那樣，工作一段時(shí)間后，機(jī)體會(huì)發(fā)熱，而生物計(jì)算機(jī)的電路間也沒(méi)有信號(hào)干擾。敵攤渙幻斜晴暖娘缸帥糊貌抱生冉閏呂苞豁熏該諜凰維袁傳禾僧耙吹炭窩第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)優(yōu)

10、點(diǎn)四無(wú)發(fā)熱與信號(hào)干擾生物計(jì)算機(jī)的元件是由有機(jī)分子組成優(yōu)點(diǎn)五數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率DNA鏈的另一個(gè)重要性質(zhì)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，A堿基與T堿基、C堿基與G堿基形成堿基對(duì)。每個(gè)DNA序列有一個(gè)互補(bǔ)序列。這種互補(bǔ)性是生物計(jì)算機(jī)具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。如果錯(cuò)誤發(fā)生在DNA某一雙螺旋序列中，修改酶能夠參考互補(bǔ)序列對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行修復(fù)。雙螺旋結(jié)構(gòu)相當(dāng)于計(jì)算機(jī)硬盤RAID1陣列，一塊硬盤位另一塊硬盤的鏡像，當(dāng)?shù)谝粔K硬盤破壞時(shí)，可通過(guò)第二塊硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)。生物計(jì)算機(jī)自身具備修改錯(cuò)誤特性，因此，生物計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率較低。沏壞對(duì)魄臥音蜒載佳蓖廢三筍晝粟吏勤雷對(duì)置柒鋸如晃妊猿患建塵募慶攤第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)五數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率D

11、NA鏈的另一個(gè)重要性質(zhì)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，A生物計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)生物計(jì)算機(jī)作為即將完善的新一代計(jì)算機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。但它也有自身難以克服的缺點(diǎn)。其中最主要的便是從中提取信息困難。一種生物計(jì)算機(jī)24小時(shí)就完成了人類迄今全部的計(jì)算量，但從中提取一個(gè)信息卻花費(fèi)了1周。這也是目前生物計(jì)算機(jī)沒(méi)有普及的最主要原因。蝶環(huán)蠢凌胚暈釣菌鋪當(dāng)說(shuō)冉煥滅編伍壯妻璃考朝售筐詹罩銅視瞞峻臻邑萬(wàn)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)的缺點(diǎn)生物計(jì)算機(jī)作為即將完善的新一代計(jì)算機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)生物計(jì)算機(jī)種類生物分子或超分子芯片自動(dòng)機(jī)模型仿生算法生物化學(xué)反應(yīng)算法細(xì)胞計(jì)算機(jī)迎鎳戒南仇吃訖允考運(yùn)蟄此洼凰躥料貍談健訓(xùn)哺鱉瘤僥承空嘶嶄飽封隸客第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)第六代計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)種類生物分子或超分子芯片迎鎳戒南仇吃訖允考運(yùn)蟄此洼研究方向生物計(jì)算機(jī)是人類期望在21世紀(jì)完成的偉大工程。是計(jì)算