一滴盐水就是DNA计算机，不用电就能算100比特加法，梅努斯大学SDC登《Nature》

编辑丨coisini

人工智能电力消耗是当下能源领域最受关注、也最具争议的议题之一。随着大模型训练与推理规模呈指数级扩张，数据中心已经成为「吞电巨兽」。

有没有一种可能，计算机可以不用电？

最近，来自爱尔兰梅努斯大学的研究团队创造出迄今为止速度最快、最复杂的「DNA 计算机」之一。该系统无需持续供电，利用微观的遗传密码链就能够执行数学运算。

研究论文以《A thermodynamically favoured molecular computer》为题发表于《Nature》。

      ^{论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10996-5}

一滴盐水就是计算机

理论表明，计算可以被嵌入到一个弛豫至热力学有利平衡态的系统之中，机器学习和搜索算法正是利用了这一思想。要在物理上实现热力学有利的计算，需要一个可编程的介质，且该介质能够接受能源景观工程（energy landscape engineering）。

受 DNA 折纸术的启发，研究团队提出支架 DNA 计算机（Scaffolded DNA Computer，SDC）。SDC 具有可高效遍历的能源景观，从而产生高度并行的动力学过程，并拥有多条通往输出的潜在路径。该设计存在热力学成本，但与典型计算形式不同，它通过自然演化至平衡态下的期望输出状态，而无需显式纠错子系统。

简单来说，研究团队将短 DNA 片段与一条较长的 DNA 支架混合在一小滴盐水中，短暂的热脉冲启动生物相互作用。随着液体缓慢冷却，数百万条微观链漂移聚拢、发生反应，并自组装成复杂的分子图案，从而揭示最终答案。

「一小滴液体中含有数十亿，甚至数万亿条 DNA 链，这些链彼此相互作用，从而产生结果」，研究团队成员、梅努斯大学汉密尔顿研究所助理教授 Abeer Eshra 说道。

通过将计算重新构想为热力学有利的过程，该研究得到了一个概念上简单的系统，它可编程、对错误稳健、快速、可重复使用且可扩展。

值得注意的是，该系统不依赖任何一根导线或持续电源，最终自组装的分子结构即为计算出的答案。

无需电力的计算

这滴液体的能力令人惊讶。在测试运行中，研究团队执行了十个不同的程序。该分子系统在短短 30 秒内就解出了像 10 + 3 这样的基础数学题，而涉及 100 比特加法运算的复杂计算则在大约 14 小时内完成。

当然，这种计算速度无法与硅基处理器相提并论，但与其他 DNA 计算机相比，该分子系统的计算速度已经非常快。该装置远非一次性使用，团队在同一滴液体中连续进行了多达 25 次计算，并且没有任何性能损失。

相比于芯片等传统处理器，DNA 计算机有着独特的优势。DNA 具有无与伦比的存储密度以及生物相容性，研究团队未来计划让 DNA 计算机解锁电子芯片永远无法处理的应用。例如，未来的迭代版本可能能够将密集的数字档案保存数千年；甚至可能让 DNA 计算机进入人体血液系统，逐个细胞地识别疾病。

如研究团队成员、梅努斯大学汉密尔顿研究所教授 Damien Woods 所说：「我们一直只局限于一种类型的计算机，但我们周围还有其他例子，包括我们的大脑。」在一个被能源焦虑笼罩的 AI 时代，一滴盐水中的 DNA 链，正悄然揭示着另一种可能。

感兴趣的读者可以阅读论文原文，了解更多研究内容。

^{参考链接：https://interestingengineering.com/science/first-of-its-kind-dna-computer-solves-complex-math-without-wires-or-continuous-power}