生物计算机是以核酸分子作为“数据”，以生物酶及生化操作作为信息处理工具的一种新颖的计算机模型。其已有20年的研究历史。

DNA计算机具有4大优势：

　　（1）具有高度的并行性，运算速度快，一台DNA计算机一周的运算量相当于所有问世以来电子计算机的总运算量；（2）DNA作为信息的载体其贮存容量巨大，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据，远远超过当前全球所有电子计算机的总储存量；（3）DNA计算机所消耗的能量只占一台电子计算机完成同样计算所消耗能量的十亿分之一；（4）合成的DNA分子具有一定的生物活性，特别是分子氢键引力仍存在，为DNA计算机硬件研制奠定了坚实的基础。

　　正因为如此，目前国际上关于DNA计算机的研究形成了一个新的科学前沿热点，各国正在投入大量的人力物力给予资助。如美国军方早在1995年的资助力度、日本早在1996年的资助力度都已超越我国“973”的资助力度；特别是美国基金会在2009年启动了超越摩尔定律的资助项目，主要用于资助DNA计算与量子计算（美国基金会副主任Wing写信给北京大学许进教授，索要其研究成果，估计是与制定该专项基金计划有关）。欧盟的资助力度似乎更大，每4年计划中，生物计算机的研究为主要方向之一。相比之下，我国的资助力度无法与发达国家相比，目前国家自然科学基金重点项目资助不到300万人民币，虽然如此，我国的研究仍处于国际领先地位（其阶段性成果已获2013年国家自然科学奖二等奖）。

　　在基于硅技术的高性能计算机发展方面，我国基础技术远远落后于西方，而且历来受到发达国家的禁运和封锁。而在DNA计算机研究领域，我国目前已领先于世界。但是，由于发达国家在生物技术方面的优势，其研究总体实力强于我国。若我国不注重生物计算机的研究，将会又一次落后于西方国家。为此建议:

　　（1）开展精准PCR仪的研制。PCR技术不仅可扩增DNA片段，而且可提炼出目的DNA片段。但遗憾的是，PCR技术只能提炼出一个DNA计算平台中70%左右的目的DNA片段，而不能100%地提炼出目的DNA片段。如何100%将所需要的DNA片段从一个计算平台分离出来，是当前阻碍DNA计算机发展过程中最困难的一个“障碍”。如果此障碍被消除，DNA计算机必将迎来一个质的飞跃，即使是在实验室，其信息处理能力也将远远超越当今的电子计算机。因此，怎样研制出一个精准的PCR技术，进而形成精准PCR仪对DNA计算机商用发展至关重要；

　　（2）开展适应于DNA分子、已有生物酶、生化操作与仪器技术的数学计算模型的研究。为研制以DNA分子与生物酶等为材料的DNA计算机，如何建立相适应的数学模型是当前DNA计算机研究中的第二个难点。

　　（3）在中科院成立生物计算机研究院，成为世界上第一个正规的生物计算机研究院。其主要职责：研发实用化的生物计算机，需要至少6个领域的科学家：信号处理专家、控制工程专家、数学与运筹学家、电子计算机科学家、分子生物学家、密码学专家。

全文请见《中国科学院院刊》2014年第1期

作者：许进（北京大学教授）

智库观点

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