第六代計算機-生物計算機課件

1、第六代計算機生物計算機祭姨咬盡倉釁柄牽持溢巳笨梢碑逢賣齲逝迪召蚤窗隔酵去贍瀉煮揮欣暗謝第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機祭姨咬盡倉釁柄牽持溢巳笨梢碑逢賣齲生物計算機是什么？生物計算機也稱仿生計算機，主要原材料是生物工程技術產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯片來替代半導體硅片，利用有機化合物存儲數(shù)據(jù)。生物計算機的廬山真面目戴息淮迂珊仰簡寸分漠錠忱搽池素輕誅被晨啡頂陀昆粕困端踢鄲閹障唇預第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物計算機是什么？生物計算機也稱仿生計算機，主要原材料是生物生物計算機的簡介生物計算機是以核酸分子作為“數(shù)據(jù)”，以生物酶及生物操作作為信息

2、處理工具的一種新穎的計算機模型。生物計算的早期構(gòu)想始于1959年，諾貝爾獎獲得者Feynman提出利用分子尺度研制計算機；20世紀70年代以來，人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(DNA)處在不同的狀態(tài)下，可產(chǎn)生有信息和無信息的變化。2007年提出的并行型DNA計算模型，將具有61個頂點的一個3-色圖的所有48個3-著色全部求解出來，其算法復雜度為，而此搜索次數(shù)，即使是當今最快的超級電子計算機，也需要13 217年方能完成，該結(jié)果似乎預示著生物計算機時代即將來臨。稅脹揚蜀咯轉(zhuǎn)莢裕慣汾連諄聽凜庫揀點壓穿親瀾糙剩圖坯菏到戎忿勿竣鑼第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物計算機的簡介生物計算機是以核酸分子

3、作為“數(shù)據(jù)”，以生物酶生物芯片生物工程技術產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，作為生物芯片。生物芯片比硅芯片上的電子元件要小很多，而且生物芯片本身具有天然獨特的立體化結(jié)構(gòu)，其密度要比平面型的硅集成電路高五個數(shù)量級?？梢宰屪寧兹f億個DNA分子在某種酶的作用下進行化學反應就能使生物計算機同時運行幾十億次。生物芯片生物計算機的重要組成部分襲眾梯窄藏樊猜揉函程硫田春菜艱菲啞巖鉑酋賺居刺念癌欠浴棍垃氖仆芯第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物芯片生物工程技術產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，作為生物芯片。生物芯片生物計算機的優(yōu)點1983年美國提出了生物計算機的概念。此后，各個發(fā)達國家開始研制生物計算機。 生物學家將仿生學運用到

4、生物計算機領域，產(chǎn)生了生物化學分子構(gòu)架生物計算機的觀點。生物計算機目前仍舊處于蓬勃興起階段，國內(nèi)外正在積極地研制新型生物芯片。盡管生物計算機尚未有取得重大顛覆性的進展，甚至部分學者提出生物計算機目前出現(xiàn)的一系列缺點，例如遺傳物質(zhì)的生物計算機受外界環(huán)境因素的干擾、計算結(jié)果無法檢測、生物化學反應無法保證成功率等，此外，以蛋白質(zhì)分子為主的芯片上很難運行文本編輯器。但這些并不影響生物計算機這個存在巨大誘惑的領域的快速發(fā)展，隨著人類技術的不斷進步，這些問題終究會被解決，生物計算機商業(yè)化繁榮將到來。儈殲農(nóng)痊撇陸貌洼胃煉爾妙恩殆犬窖雞稻雕圾錳叔砒婪狂絲弊凳枷內(nèi)縱納第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機

5、生物計算機的優(yōu)點1983年美國提出了生物計算機的概念。此后，生物計算機的五大優(yōu)點1. 體積小,功效高2. 生物計算機的芯片永久性與可靠性3. 生物計算機的存儲與并行處理4. 無發(fā)熱與信號干擾5. 數(shù)據(jù)錯誤率寅濁鼻憫窒豌葷壞抿盆隆駱遭稗結(jié)偵侄易鑄俘娟駒咽嫡訃船電醉梅牧鯉坪第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物計算機的五大優(yōu)點1. 體積小,功效高寅濁鼻憫窒豌葷壞抿盆優(yōu)點一體積小,功效高生物計算機的面積上可容納數(shù)億個電路,比目前的電子計算機提高了上百倍。同時，生物計算機，已經(jīng)不再具有計算機的形狀，可以隱藏在桌角、墻壁或地板等地方，同時發(fā)熱和電磁干擾都大大降低。圖中的生物計算機與人的手指差不

6、多大迄艇魚盒酥窟慎醞剖力祁蝕孩熾嗎蒲躬尊帥訟擺林揪怪漸消佬體河序日憋第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機優(yōu)點一體積小,功效高生物計算機的面積上可容納數(shù)億個電路,優(yōu)點二生物計算機的芯片永久性與可靠性生物計算機具有永久性和很高的可靠性。若能使生物本身的修復機制得到發(fā)揮，則即使芯片出了故障也能自我修復。（這是生物計算機極其誘人的潛在優(yōu)勢）蛋白質(zhì)分子可以自我組合，能夠新生出微型電路，具有活性，因此生物計算機擁有生物特性。生物計算機不再像電子計算機那樣，芯片損壞后無法自動修復，生物計算機能夠發(fā)揮生物調(diào)節(jié)機能，自動修復受損芯片。因此，生物計算機可靠性非常高，不易損壞，即使芯片發(fā)生故障，也可以自動修

7、復。因此，生物計算機芯片具有一定的永久性。罪烈寓舷晰柄開淫弦救糙村亢券喉彝瀑鋪意煽杭匪絡槳梭唱汾文武締扣郭第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機優(yōu)點二生物計算機的芯片永久性與可靠性生物計算機具有永久性優(yōu)點三生物計算機的存儲與并行處理生物計算機在存儲方面與傳統(tǒng)電子學計算機相比具有巨大優(yōu)勢。一克DNA存儲信息量可與一萬億張CD相當，存儲密度是通常使用磁盤存儲器的1000億到10000億倍。生物計算機還具有超強的并行處理能力，通過一個狹小區(qū)域的生物化學反應可以實現(xiàn)邏輯運算，數(shù)百億個DNA分子構(gòu)成大批DNA計算機并行操作。尤其是生物神經(jīng)計算機，具備很好的并行式分布式存儲記憶，廣義容錯能力。在處理

8、玻爾茲曼自動機模型和一些非數(shù)值型問題時表現(xiàn)出巨大潛力。真正擺.脫馮諾依曼模型，真正實現(xiàn)智能。生物計算機傳輸數(shù)據(jù)與通訊過程簡單，其并行處理能力可與超級電子計算機媲美，通過DNA分子堿基不同的排列次序作為計算機的原始數(shù)據(jù)，對應的酶通過生物化學變化對DNA堿基進行基本操作，能夠?qū)崿F(xiàn)電子學計算機的各種功能。生物計算機中含有大量遺傳物質(zhì)工具，能夠同時進行上百萬次計算。傳統(tǒng)電子計算機是以電流速度逐個檢驗所有可能的解決方案，生物計算機同時處理各分子庫中的所有分子，無需按照次序分析可能的答案。電子計算機相當于有一串鑰匙，一次用一把鑰匙開鎖，生物計算機在開鎖時一次用幾百萬把鑰匙，其計算速度也將比現(xiàn)有超級計算機快

9、100萬倍。生物計算機運算次數(shù)可高達每秒或更高，進一步研制并結(jié)合其它高新技術，生物計算機具有廣闊前景。癡筷排暢鷹墮肋狠賬履烷畸殉水訖贊哺決菊杉淆腑漫肢孿往惡附蝗擲鎖鵬第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機優(yōu)點三生物計算機的存儲與并行處理生物計算機在存儲方面與傳優(yōu)點四無發(fā)熱與信號干擾生物計算機的元件是由有機分子組成的生物化學元件，它們是利用化學反應工作的，所以；只需要很少的能量就可以工作了，因此，不會像電子計算機那樣，工作一段時間后，機體會發(fā)熱，而生物計算機的電路間也沒有信號干擾。敵攤渙幻斜晴暖娘缸帥糊貌抱生冉閏呂苞豁熏該諜凰維袁傳禾僧耙吹炭窩第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機優(yōu)

10、點四無發(fā)熱與信號干擾生物計算機的元件是由有機分子組成優(yōu)點五數(shù)據(jù)錯誤率DNA鏈的另一個重要性質(zhì)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，A堿基與T堿基、C堿基與G堿基形成堿基對。每個DNA序列有一個互補序列。這種互補性是生物計算機具備獨特優(yōu)勢。如果錯誤發(fā)生在DNA某一雙螺旋序列中，修改酶能夠參考互補序列對錯誤進行修復。雙螺旋結(jié)構(gòu)相當于計算機硬盤RAID1陣列，一塊硬盤位另一塊硬盤的鏡像，當?shù)谝粔K硬盤破壞時，可通過第二塊硬盤進行數(shù)據(jù)修復。生物計算機自身具備修改錯誤特性，因此，生物計算機數(shù)據(jù)錯誤率較低。沏壞對魄臥音蜒載佳蓖廢三筍晝粟吏勤雷對置柒鋸如晃妊猿患建塵募慶攤第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機優(yōu)點五數(shù)據(jù)錯誤率D

11、NA鏈的另一個重要性質(zhì)是雙螺旋結(jié)構(gòu)，A生物計算機的缺點生物計算機作為即將完善的新一代計算機，其優(yōu)點是十分明顯的。但它也有自身難以克服的缺點。其中最主要的便是從中提取信息困難。一種生物計算機24小時就完成了人類迄今全部的計算量，但從中提取一個信息卻花費了1周。這也是目前生物計算機沒有普及的最主要原因。蝶環(huán)蠢凌胚暈釣菌鋪當說冉煥滅編伍壯妻璃考朝售筐詹罩銅視瞞峻臻邑萬第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物計算機的缺點生物計算機作為即將完善的新一代計算機，其優(yōu)點生物計算機種類生物分子或超分子芯片自動機模型仿生算法生物化學反應算法細胞計算機迎鎳戒南仇吃訖允考運蟄此洼凰躥料貍談健訓哺鱉瘤僥承空嘶嶄飽封隸客第六代計算機生物計算機第六代計算機生物計算機生物計算機種類生物分子或超分子芯片迎鎳戒南仇吃訖允考運蟄此洼研究方向生物計算機是人類期望在21世紀完成的偉大工程。是計算