DNA運算

基于使用遺傳物質脫氧核糖核酸 (DNA) 或核糖核酸 (RNA) 作為存儲和處理介質的計算機被稱為 DNA、RNA 或更一般地稱為生物計算機。 它們代表了生物電子學的一個領域。

所有生物的組織和復雜性都基于 DNA 分子中四個不同堿基的編碼。 這使得 DNA 成為一種非常適合數據處理的媒介。 根據各種計算，一個液體體積為一升的DNA運算，其中含有六克DNA，其理論存儲容量為3072艾字節。 由于計算的大規模并行性，理論上可實現的速度也將是巨大的。 這導致每秒大約 1000 peta 操作，而當今xxx大的計算機每秒可實現數十 peta 操作。

有幾種方法可以構建類似 DNA 計算的設備。 這些方法中的每一種都有其優點和缺點缺點。 大多數人構建了數字世界中已知的基本邏輯門（AND、OR、NOT）和基于 DNA 的布爾代數。 其中一些堿基包括脫氧核酶、脫氧寡核苷酸、酶和聚合酶鏈反應 (PCR)。

DNA運算是在“立足點交換概念”的幫助下建立起來的。 在此過程中，一條 DNA 鏈附著在另一個 DNA 分子的粘性末端，也稱為立足點。 結果，另一股也可能錯位。 這使他們能夠創建模塊化邏輯組件，例如 AND、OR、NOT 門和信號放大器，這些組件可以連接到任何大小的計算機。 這種 DNA 運算既不需要酶，也不需要 DNA 的任何化學特性。

旅行商問題的一個簡單變體是使用 DNA 運算解決的。 為此，為任務中要訪問的每個城市生成了一種 DNA 片段。 這樣的 DNA 片段能夠與其他這樣的 DNA 片段結合。 這些 DNA 片段實際上是在試管中制成并混合在一起的。 在幾秒鐘內，較小的 DNA 片段被轉化為代表不同旅行路線的較大 DNA 片段。 通過化學反應（持續數天），代表較長旅行路線的 DNA 片段被消除。 剩下的就是這個問題的解決方案，然而，這不能用今天的手段來評估。 所以這個實驗并不是真正適用的，而是一個概念證明。

在進一步的實驗中，研究人員希望用微量金使 DNA 導電，以便能夠將其用作電路。 當用作存儲介質時，0和1的序列應該用鳥嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶四種堿基中的兩種表示。

據預測，DNA 運算應該能夠提供新的解決方案，特別是它們與傳統計算機不同的地方：存儲容量和并行化。

DNA 運算的實現目前正在失敗，主要是由于技術問題。 當前研究的目的是創建一個混合系統，其中電子組件連接到 DNA 技術的上游。