IBM用DNA和纳米技术开发下一代微处理芯片

■DNA芯片：可缩小电路板面积，提高速度，降低成本

　　■DNA电脑：可解著名函数难题，靠再生提高运算能力

　　当IT人士还在为选电子书还是纸质书争论不休时，生物工程学专家已开始将科研的触角伸至更新的领域：打造生物DNA电脑。

　　IBM公司近日还宣布，准备利用DNA开发下一代微处理芯片。这种名为DNA origami的芯片，在人工DNA纳米结构的廉价架构上，制造微处理芯片。这是半导体行业中利用生物分子处理数据的首个例证。

　　芯片速度快 成本低

　　IBM 公司表示，新一代的芯片具有强大的功能、更快速、更节能，而且比较容易制造。这将主要得益于DNA技术和纳米技术的结合，两者结合后的效果非常振奋人心，因为DNA分子可作为棚架，其作用就像是“脚手架”，能自动分拣出数百万的碳纳米管，然后通过黏合的方式对其进行既定组合。从理论上来说，只要使用纳米管、纳米粒子或硅纳米线，这一技术就可以在传统半导体制造方面得到大规模应用。此外，IBM和加州理工学院表示，这一技术可以跨越22纳米技术的障碍，成功缩小电路板的面积。只要使用DNA处理方式，未来芯片的速度就会大有提高，同时其功耗、生产成本都会大幅缩小。

　　“这是首次在半导体产业中使用生物分子技术。我们的研究成果表明，DNA等生物结构可以提供某种可繁殖的样式，这可以应用于半导体产业。新的设计思路和技术将有效平衡芯片的性价比，同时缓解了改善芯片性能的限制因素，并推动整个半导体产业的发展。”IBM研究所主管斯派克·拉亚恩在一份声明中指出，若DNA origami芯片达到量产级别，那么制造商完全可以摒弃上亿美元的复杂制造工具，转而使用基于DNA解决方案的设备，价格可能还不到一百万美元。不过拉亚恩也坦言，至少还需要10年的试验和测试。

　  电脑解函数 可再生

　　在近期的《生物工程学》杂志上，科学家宣布成功造成一种细菌DNA电脑，并用电脑解决了著名的哈密尔顿路线函数。

　　哈密尔顿路线函数是经典的数学函数。举例来说，假如一名游客希望巡游英国的10个大城市，他可以选择其中的一条最佳线路，这条线路能够使他每个城市都去，并只去一次。而哈密尔顿路线函数就是通过计算，找到最佳路线。

　　这个函数即使对电脑而言，也是非常复杂的一种计算，需要在350多万种不同路线中选出。传统的电脑一次试一种路线，需要试350多万次才能找到最佳路线，而DNA电脑则可以在一个时间同时试多种路线，很快找出最佳路线。

　　这意味着，传统的硅材料电脑一个时刻只能计算一个进程，但DNA材料的电脑一个时刻可以计算多个进程。此外，随着使用时间增加，硅材料电脑由于老化而速度减慢，DNA电脑则能通过再生提高电脑的运算能力。

　　此外，为DNA电脑编程不是件容易的事，但科学家们也摸索出一些可行的简化模式。仍以上述数学题为例，科学家通过改变大肠杆菌的DNA来建立3个“城市”，这3个DNA“城市”分别用不同的基因组合来表示，而不同组合则可以让细菌发出红光或绿光。DNA随机组合，形成多个线路，一旦最佳线路出现，细菌就会同时发绿色光和红色光，从而在视觉上形成黄色光，提醒正确线路已找到。

　　上述实验完成后，科学家还会用DNA序列来检验细菌给出的正确答案。按此原理，更复杂的数学问题，也能解决。