基因天才电脑

从DNA双螺旋的视角来看，其分子中蕴藏着大量的数据。来源：S. Weerasinghe, B.M. Pettitte, 和 Chandler Wil Kerson;

为明日超级计算机做规划的工程师们发现很难超越基因组的力量。DNA 以类似于硅芯片以零和一处理信息的方式，将信息编码为沿双螺旋排列的分子序列，但DNA效率更高：一克这种分子可以存储相当于一万亿张CD的数据。因此，两个研究小组开始利用DNA来破解包含大量变量的数学问题，这些变量会使传统计算机不堪重负。

威斯康星大学麦迪逊分校的化学家罗伯特·科恩将这个问题比作找到能让一群人满意的披萨。如果只有两种可能的配料，任务会很简单，但即使是上百种也会变得难以管理。科恩和他的同事们首先将玻璃表面覆盖上单个DNA链，每一条链都是一个描述一种可能解决方案（例如，一种独特的配料组合）的基因序列。然后，研究人员反复将玻璃浸入装有互补DNA片段的烧杯中，这些片段代表一组正确的选项（例如，蘑菇或橄榄，不要凤尾鱼等）。当漂浮的DNA片段在玻璃上找到匹配的链条时，两者就会连接起来。不匹配的链条会被破坏；然后，这个过程会用一组新的选项重复进行。最终，这个过程产生了满足所有变量的基因序列。由杜克大学（北卡罗来纳州达勒姆市）化学家迈克尔·皮伦领导的另一个团队遵循了相同的总体程序，但添加了一种酶，该酶将发光分子连接到获胜的DNA链条上，而不是破坏失败者。

目前，DNA计算机速度慢且笨拙，但其逻辑适用于从密码破译到寻找访问多个目的地的最有效方式等各种领域。“如果你能解决这个问题，那就是证明了你可以解决任何问题的原理，”科恩说。