无需电力的DNA分子计算机问世：可完成100位复杂运算

爱尔兰梅努斯大学的一个研究团队研发出一种“前所未有的”DNA 分子计算机，它利用 DNA 链执行复杂的数学运算，无需电力。该系统于 9 月 16 日在学术期刊 Nature 上发布，被称为支架式 DNA 计算机（Scaffolded DNA Computer, SDC）。这是目前结构最复杂、速度最快的分子计算机之一。研究人员指出，它“为长期数据存储、节能计算开辟了新的可能性，未来甚至可能发展出能在细胞内运行的分子系统，用于疾病检测等应用”。该系统成功执行了 10 种不同的分子程序，包括复杂的 100 位运算。

研究人员通过一种名为 DNA 折纸的技术设计了这台计算机。他们利用专业软件规划了一条长的主 DNA 链和数百条较短的、定制合成的“订书钉”链。随后，他们将物理 DNA 链加入装有水滴和盐的试管中。在混合液受热再冷却后，这些链自组装成一个高度有序的微观计算网格，其中长链充当结构支架。

传统硅基计算机使用晶体管将电压在 1 和 0 之间切换。相比之下，分子计算机利用基因碱基对（A、T、C 和 G）的结合与解离来处理信息。研究人员在将 DNA 序列放入试管并加热之前，就把程序写入 DNA 序列中。热能启动了化学反应，促使 DNA 链重新排列。随着分子自然趋向于最稳定的结构状态，它们便解出了预设的算法，最终形成的结构即为数学答案。

研究人员运行了 10 种不同的分子程序来测试该系统。这台 DNA 计算机成功执行了加、减、乘、除运算，并准确处理了 100 位的计算任务，证明了它能可靠地处理复杂数据且不出错。由于该系统受物理定律约束，无需使用纠错软件。更重要的是，该计算过程无需电力，因为计算机依靠化学反应运行。这在计算的未来具有巨大潜力，尤其对于研究人员的母国爱尔兰——该国在 2025 年，数据中心耗用了全国 23% 的电力数据中心在 2025 年消耗了全国 23% 的电力

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