DNA运算

基于使用遗传物质脱氧核糖核酸 (DNA) 或核糖核酸 (RNA) 作为存储和处理介质的计算机被称为 DNA、RNA 或更一般地称为生物计算机。 它们代表了生物电子学的一个领域。

所有生物的组织和复杂性都基于 DNA 分子中四个不同碱基的编码。 这使得 DNA 成为一种非常适合数据处理的媒介。 根据各种计算，一个液体体积为一升的DNA运算，其中含有六克DNA，其理论存储容量为3072艾字节。 由于计算的大规模并行性，理论上可实现的速度也将是巨大的。 这导致每秒大约 1000 peta 操作，而当今xxx大的计算机每秒可实现数十 peta 操作。

有几种方法可以构建类似 DNA 计算的设备。 这些方法中的每一种都有其优点和缺点缺点。 大多数人构建了数字世界中已知的基本逻辑门（AND、OR、NOT）和基于 DNA 的布尔代数。 其中一些碱基包括脱氧核酶、脱氧寡核苷酸、酶和聚合酶链反应 (PCR)。

DNA运算是在“立足点交换概念”的帮助下建立起来的。 在此过程中，一条 DNA 链附着在另一个 DNA 分子的粘性末端，也称为立足点。 结果，另一股也可能错位。 这使他们能够创建模块化逻辑组件，例如 AND、OR、NOT 门和信号放大器，这些组件可以连接到任何大小的计算机。 这种 DNA 运算既不需要酶，也不需要 DNA 的任何化学特性。

旅行商问题的一个简单变体是使用 DNA 运算解决的。 为此，为任务中要访问的每个城市生成了一种 DNA 片段。 这样的 DNA 片段能够与其他这样的 DNA 片段结合。 这些 DNA 片段实际上是在试管中制成并混合在一起的。 在几秒钟内，较小的 DNA 片段被转化为代表不同旅行路线的较大 DNA 片段。 通过化学反应（持续数天），代表较长旅行路线的 DNA 片段被消除。 剩下的就是这个问题的解决方案，然而，这不能用今天的手段来评估。 所以这个实验并不是真正适用的，而是一个概念证明。

在进一步的实验中，研究人员希望用微量金使 DNA 导电，以便能够将其用作电路。 当用作存储介质时，0和1的序列应该用鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶四种碱基中的两种表示。

据预测，DNA 运算应该能够提供新的解决方案，特别是它们与传统计算机不同的地方：存储容量和并行化。

DNA 运算的实现目前正在失败，主要是由于技术问题。 当前研究的目的是创建一个混合系统，其中电子组件连接到 DNA 技术的上游。