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細(xì)胞進行二進制計算

去年4月，瑞士生物工程師宣布，他們已經(jīng)通過編程，讓人體細(xì)胞進行計算機所進行的二進制的加減運算。他們對細(xì)胞進行了改造，讓細(xì)胞內(nèi)的基因能夠形成一個精細(xì)的電路，其能相互打開或者關(guān)閉。這些細(xì)胞能夠處理添加到其內(nèi)（分子紅霉素和根皮素）的兩個輸入，并且通過產(chǎn)生紅色或者綠色的熒光顯示出答案。

捷報不斷傳來，據(jù)今年6月3日的《自然》雜志報道，細(xì)胞計算設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物技術(shù)和生物工程教授馬丁·富塞內(nèi)格爾領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊表示，他們研制出了首個哺乳動物單細(xì)胞計算器。研究人員使用哺乳動物的細(xì)胞，構(gòu)建了一個能夠執(zhí)行邏輯運算的基因網(wǎng)絡(luò)?；蚓W(wǎng)絡(luò)啟動形成了一種熒光蛋白，使細(xì)胞發(fā)光。在實驗中，他們將根皮素和紅霉素作為兩個輸入信號?？茖W(xué)家們表示：“通過組合幾個邏輯門，我們在細(xì)胞合成基因網(wǎng)絡(luò)中獲得了前所未有的復(fù)雜水平。”值得注意的是，這種生物計算器可以平行處理兩個不同的輸入和輸出信號。

不過，科學(xué)家們也表示：“盡管這種計算器的性能遠(yuǎn)遜于電腦。但是，從本質(zhì)上講，一個哺乳動物細(xì)胞能夠像這樣運算就已經(jīng)是一件令人驚嘆的事情?！贝饲埃延衅渌茖W(xué)家利用酵母和細(xì)菌實現(xiàn)了不同的電路元件。然而，新的基于哺乳動物細(xì)胞的電路的復(fù)雜性輕易就超越了酵母和細(xì)菌。在上述諸多試驗的輝映下，生物計算機變得更加引人注目。

在極端領(lǐng)域大展拳腳

諸多試驗和結(jié)論究竟說明了什么呢？阿達(dá)馬特茲基表示，黏液菌繪制地圖的能力可以被科學(xué)家們借用，用來設(shè)計道路，無線網(wǎng)絡(luò)以及性能比目前流行的計算機還略勝一籌的信息處理電路。黏液菌和電子設(shè)備的“聯(lián)姻”也能為人類提供很大的幫助。阿達(dá)馬特茲基正在制造的計算機芯片就融電子通訊的速度和黏液菌的學(xué)習(xí)能力于一爐。

阿達(dá)馬特茲基稱，這種“混雜”技術(shù)處理信息的方式不像計算機而更像大腦，它能夠通過經(jīng)驗和不斷試錯進行學(xué)習(xí)并獲得成長，這就使它既能解決神經(jīng)科學(xué)的問題，也能解決計算機科學(xué)的問題。阿達(dá)馬特茲基說：“我們認(rèn)為，以黏液菌為基礎(chǔ)的計算研究將給生物電子設(shè)備和計算機產(chǎn)業(yè)帶來一場革命。”

阿達(dá)馬特茲基的同事阿卡爾表示，生物計算機的一個好處可能是，在傳統(tǒng)電子設(shè)備無能為力的領(lǐng)域，它們能夠大展拳腳。阿達(dá)馬特茲基說：“比如，要想在一些極端領(lǐng)域，諸如深海底、人體內(nèi)或者其他星球進行計算，我們目前所依賴的計算機或許只能望洋興嘆，但這種生物計算機就能夠起作用，因為，可能導(dǎo)致硅芯片熔化、結(jié)冰甚至分解的環(huán)境也有可能是生命繁茂生長的沃土。”