美探索研制微型分子計(jì)算機(jī) 不再依賴二進(jìn)制系統(tǒng)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)可能利用分子的大量特性如尺寸、定位和顏色來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。

下一場(chǎng)計(jì)算機(jī)革命也許不再依賴于二進(jìn)制數(shù)系，而是依賴于一種可以存儲(chǔ)數(shù)百萬(wàn)條有關(guān)分子微小屬性——例如定位、尺寸和顏色等——的信息的系統(tǒng)。美國(guó)國(guó)防部負(fù)責(zé)為軍方設(shè)想未來(lái)新技術(shù)的國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局正在開(kāi)發(fā)一項(xiàng)新的“分子信息學(xué)”計(jì)劃，以使這一前景成為現(xiàn)實(shí)。長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)是借助化學(xué)的天然變異來(lái)進(jìn)行工作量龐大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，從而制造出微型的分子計(jì)算機(jī)。

國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局防務(wù)科學(xué)辦公室的項(xiàng)目管理人安妮·費(fèi)希爾在一份聲明中說(shuō)：“化學(xué)可以提供一整套豐富的特性，我們也許能夠利用它們來(lái)進(jìn)行迅速、可升級(jí)的信息存儲(chǔ)和處理。分子的數(shù)目不計(jì)其數(shù)，每個(gè)分子都具有獨(dú)特的三維原子結(jié)構(gòu)以及形狀、尺寸甚至顏色等可變特性。這種豐富性將為在目前基于邏輯的0和1數(shù)字結(jié)構(gòu)之外探索創(chuàng)新和多價(jià)值的數(shù)據(jù)編碼和處理方式提供巨大的設(shè)計(jì)空間?！?/p>

研究人員過(guò)去曾開(kāi)發(fā)過(guò)其他的分子存儲(chǔ)系統(tǒng)。例如，科學(xué)家曾用DNA對(duì)莎士比亞全集進(jìn)行編碼。這些系統(tǒng)不會(huì)很快降解，而且可以收藏在很小的包裝內(nèi)——畢竟用來(lái)對(duì)整個(gè)人進(jìn)行編碼的基因指令都存放在小小的新生兒體內(nèi)，但它們存在缺點(diǎn)。例如，這些DNA編碼必須先轉(zhuǎn)譯為傳統(tǒng)的數(shù)字格式，無(wú)法很快讀取數(shù)據(jù)。而且專家們指出，從根本上說(shuō)，采用四個(gè)字母的DNA編碼技術(shù)只能提供一種相當(dāng)有限的信息編碼方式。

為了擺脫這種對(duì)二進(jìn)制系統(tǒng)的依賴，科學(xué)家需要發(fā)明一種全新的信息結(jié)構(gòu)。這意味著對(duì)下面這些基本問(wèn)題進(jìn)行詢問(wèn)和回答：怎樣能夠用分子對(duì)信息進(jìn)行編碼？分子能否執(zhí)行某些邏輯操作？分子計(jì)算究竟意味著什么？

費(fèi)希爾說(shuō)：“從根本上說(shuō)，我們希望發(fā)現(xiàn)讓分子以某種突破我們現(xiàn)有知識(shí)局限的全新方式進(jìn)行‘計(jì)算’的意義。這就是為什么我們絕對(duì)需要眾多不同領(lǐng)域中的多元知識(shí)的通力合作，以便躍入這個(gè)新的分子空間，去看看我們可以發(fā)現(xiàn)些什么。”