科学家们表示，有可能建造一种新型的自我复制计算机，用 DNA 分子制成的处理器取代硅芯片，而且它将比迄今为止提出的任何其他形式的计算机更快。量子计算机。
称为非确定性通用图灵机(NUTM)，据预测，该技术可以利用 DNA 在数十亿年里复制几乎完美的自身副本的能力，同时执行所有可能的算法。
基本思想是，我们当前的电子计算机基于有限数量的硅芯片，而我们快速逼近极限我们的机器实际上可以容纳多少个。
为了解决这个限制，研究人员目前正在致力于制造量子计算机现实 - 超级强大的设备可以用称为量子比特的量子纠缠粒子取代电子计算机的比特。
与只能采用二进制代码中 1 或 0 的形式的常规位不同，量子位可以采用 0、1 或同时两者叠加的形式，这使得它们可以同时执行许多不同的计算。
显然这会导致速度的巨大提升，但是是一件极其困难的事情要做好，因为为没有一个量子纠缠粒子创造精确条件是多么复杂，但其中有很多。
尽管齐心协力世界各地的，没有人能够建立一个功能齐全的。
但这里秘密的第三个选择是基于 DNA 的机器，它可以获得量子计算机的所有好处，而不会遇到令人头痛的量子怪异，因为它基于 DNA 做 DNA 最擅长的事情——复制。
“DNA 是信息处理和存储的绝佳媒介，”英国曼彻斯特大学团队解释道。
“正如古代 DNA 测序所证明的那样，它非常稳定。它还可以可靠地复制，并且许多基因在数十亿年里几乎保持不变。”
为了让您了解这种设备可以给世界带来的改变，想象一下您有一个计算机程序在迷宫中搜索，并且它到达了岔路口。
普通的电子计算机必须决定遵循哪条路径，但基于 DNA 的计算机不需要选择——它可以自我复制并同时遵循两条路径。
当两条路径都被覆盖时，程序就能比一次只能测试一条的电子计算机更快地找出哪一条通向迷宫的尽头。
“我们的计算机随着计算而增长的能力使其比任何其他形式的计算机都更快，并且能够解决许多以前认为不可能的计算问题，”团队成员之一罗斯·D·金 (Ross D. King) 说道。
“量子计算机是一种令人兴奋的另一种形式的计算机，它们也可以沿着迷宫中的两条路径行走，但前提是迷宫具有一定的对称性，这极大地限制了它们的使用。”
不仅如此，想象一下不再受到使用硅芯片的物理限制的限制，硅芯片现在非常小，但远不及单个 DNA 分子的大小。
“由于 DNA 分子非常小，台式计算机可能使用比世界上所有电子计算机加起来还要多的处理器 - 因此超越世界上目前最快的超级计算机，同时消耗的能量只占其一小部分，”金说。
虽然基于DNA的计算机已经被提出自20世纪90年代以来King 和他的团队表示，这是第一次建立基于 DNA 的非确定性通用图灵机（NUTM）的可行性。
“我们通过计算模型和体外分子生物学实验证明了这种设计的有效性。”团队报告。
“当前的设计存在局限性，例如纠错受限。但是，它开辟了基于 NUTM 的计算机工程的前景，使其能够在重要的实际问题上超越所有标准计算机。”
研究人员建议使用 DNA 分子来表示基于四字符遗传字母表的信息 - A [腺嘌呤]、G [鸟嘌呤]、C [胞嘧啶] 和 T [胸腺嘧啶] - 而不是 1 和 0 的二进制字母表。
他们说，常规计算机 - 被归类为通用图灵机（UTM） - 可以使用称为“非确定性通用图灵机”的编程语言转换为非确定性通用图灵机（NUTM）土埃。
Thue 编程语言由软件工程师 John Colagioia 于 2000 年初发明，它可以采用字母符号字符串并以不同的顺序重写它们，以创建完全独立的字符串，以进行自我复制形式的数据处理。
“因此，将 Thue 规则应用于字符串会生成一个新字符串 - 相当于 UTM 中状态的更改，”研究人员解释说。
由于多个 Thue 规则可以应用于单个字符串，并且各个 Thue 规则可以应用于字符串中的多个位置，因此计算的可能性实际上是无限的。
该团队还证明 DNA 的物理强度足以在这种设置中充当处理器 - 这一点之前的实验也表明- 并说现在需要有人来真正建造这个东西。
这可能还需要很多年，但如果研究人员的假设是正确的，我们就已经获得了有史以来最恶心、最奇怪、最令人生畏的计算机系统的路线图。
我希望我们已经准备好。
该研究发表在英国皇家学会杂志界面,你可以免费阅读在 arXiv.org。
