【中國(guó)科學(xué)報(bào)】上海應(yīng)用物理所建立組合學(xué)原理DNA計(jì)算器原型

2015-12-14中國(guó)科學(xué)報(bào) 黃辛

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中科院上海應(yīng)用物理研究所與丹麥奧胡斯大學(xué)合作，在基于DNA納米結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)運(yùn)算方面取得新進(jìn)展，建立了基于組合學(xué)原理的DNA計(jì)算器原型。相關(guān)研究發(fā)表于《自然—通訊》。

DNA分子具有強(qiáng)大的序列可編程性及精確的分子識(shí)別能力，被認(rèn)為是發(fā)展下一代生物計(jì)算機(jī)的理想材料。然而，現(xiàn)有的原型DNA計(jì)算機(jī)往往存在輸入輸出不一致、信號(hào)串?dāng)_、運(yùn)算效率低等問(wèn)題，并且缺乏直觀的輸出模式，其運(yùn)算過(guò)程與結(jié)果往往難以解讀，限制了DNA計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展。

該研究利用基于組合學(xué)原理建立類似“查找表”的全新DNA計(jì)算模式，顯著提高了DNA計(jì)算的效率。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，使用查找表可以避免復(fù)雜運(yùn)算過(guò)程中的多級(jí)邏輯運(yùn)算。DNA構(gòu)建的查找表具有超大的變量容納能力。研究人員以乘法運(yùn)算為例對(duì)該模式進(jìn)行了演示，并采用了類似電子計(jì)算器的可視化數(shù)字輸出形式。運(yùn)算結(jié)果以明確的數(shù)字結(jié)果在多尺度的顯示器上均可以得到解讀。

專家認(rèn)為，這一DNA計(jì)算模型具有模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，有望通過(guò)設(shè)計(jì)人性化的輸入、計(jì)算、輸出等模塊，成為一種適合于普通用戶的原型DNA計(jì)算機(jī)，并在生物傳感、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等方面得到應(yīng)用。

(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-12-14 第4版 綜合)

中科院上海應(yīng)用物理研究所與丹麥奧胡斯大學(xué)合作，在基于DNA納米結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)運(yùn)算方面取得新進(jìn)展，建立了基于組合學(xué)原理的DNA計(jì)算器原型。相關(guān)研究發(fā)表于《自然—通訊》。

DNA分子具有強(qiáng)大的序列可編程性及精確的分子識(shí)別能力，被認(rèn)為是發(fā)展下一代生物計(jì)算機(jī)的理想材料。然而，現(xiàn)有的原型DNA計(jì)算機(jī)往往存在輸入輸出不一致、信號(hào)串?dāng)_、運(yùn)算效率低等問(wèn)題，并且缺乏直觀的輸出模式，其運(yùn)算過(guò)程與結(jié)果往往難以解讀，限制了DNA計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展。

該研究利用基于組合學(xué)原理建立類似“查找表”的全新DNA計(jì)算模式，顯著提高了DNA計(jì)算的效率。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，使用查找表可以避免復(fù)雜運(yùn)算過(guò)程中的多級(jí)邏輯運(yùn)算。DNA構(gòu)建的查找表具有超大的變量容納能力。研究人員以乘法運(yùn)算為例對(duì)該模式進(jìn)行了演示，并采用了類似電子計(jì)算器的可視化數(shù)字輸出形式。運(yùn)算結(jié)果以明確的數(shù)字結(jié)果在多尺度的顯示器上均可以得到解讀。

專家認(rèn)為，這一DNA計(jì)算模型具有模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，有望通過(guò)設(shè)計(jì)人性化的輸入、計(jì)算、輸出等模塊，成為一種適合于普通用戶的原型DNA計(jì)算機(jī)，并在生物傳感、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等方面得到應(yīng)用。

(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-12-14 第4版 綜合)

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責(zé)任編輯：侯茜

總結(jié)

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