什么是生物计算机？
2003-7-2 18:11:15 来源： 作者： 字体大小：大 中 小 阅读：375 次
生物计算机是人类期望在21世纪完成的伟大工程。是计算机世界中最年轻的分支。目前的研究方向大致是两个：一是研制分子计算机，即制造有机分子元件去代替目前的半导体逻辑元件和存储元件；另一方面是深入研究人脑的结构、思维规律，再构想生物计算机的结构。
生物元件或有机分子元件和存储元件的尺寸要缩小到一个或几个分子大小，随着体积的明显缩小，元件动作所需的功率也要小得多。估计其密度可以比当前的集成电路高10万倍，开关速度会高1000倍，而且分子在所有空间方向可以相互作用，便于做成立体性的结构，而不是如现在集成电路那样，元件只做在一个平面上。
卡内基—梅隆大学正在研制具有“与非”功能的生物结构单元和光存储装置。“与非”门是计算机的基本逻辑单元，即当两个输入为“1”，输出一个“0”。这个“与非”元件由吸收不同光谱的有机染料的三个分子组成。其中一个分子吸收蓝色激光辐射，一个分子吸收绿色激光辐射，这两个分子是元件的输入端，第三分子是元件的输出端。当相应地用蓝色和绿色光射线照射染料分子时，分子从周围夺来电子，在这个条件下，第三个分子吸收的光谱稍有变化，不再放过红色射线。结果，整个复杂的有机分子将像逻辑单元“与非”一样工作。
日本索尼公司的实验室里进行着高密度生物存储元件的研究。他们用八层不同颜色的有机染料组成了光盘的多层膜，每层在一定条件下只吸收固定波长的射线，这种结构使得光盘的每一个点上可以寄存8个二进制位的信息，提高了存储密度7倍。又如休斯公司用细胞视紫红质制造出一种存储器，每平方厘米存储容量已达10亿字节（每字节为8个二进制位），而传统的个人计算机用的软盘片每平方厘米存储量仅为20万字节。
人类虽然已经开始进入太空，登上月球，但对人脑和自身的神经的了解还很不深入。至今人们了解神经系统由神经元连结构成，神经元的结合部有称为“突触”的小空隙。一个神经元有数百个突触，而人脑的细胞有四亿个以上，人脑的突触总数超过了数百亿。突触有兴奋性和抑制性两种，它们的协同作用决定着信号的传送。因此，这个庞大的突触网是人脑处理信息的关键。但是人如何记忆？如何进行学习和判断？人脑在进行这些活动时的内部结构格式和规则又如何？这些都尚不清楚。我们要尽早来解开突触参与网络活动的谜，而目前我们还只能把人脑看作一个无法分析的黑盒子，用人为的逻辑分析去寻找人脑推理的逻辑规律，并依此来进行智能机的研制。
现在，发达国家都纷纷拨款进行生物计算机的研究，力求在下一个世纪的技术进步上取得领先地位。
