2017年6月13日
DNA计算已至，令人难以置信
曼彻斯特大学公布了一种新型计算机，其对世界的改变可能比互联网、手机或核能的出现更为深远。由Ross D. King教授领导的团队于三月揭示了一种超高速计算机，它“在计算过程中成长”。这就是DNA计算，它太棒了。
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将改变世界的计算机已然到来
曼彻斯特大学公布了一种新型计算机，其对世界的改变可能比互联网、手机或核能的出现更为深远。
由Ross D. King教授领导的团队于三月揭示了一种超高速计算机，它“在计算过程中成长”。
这听起来很奇怪，但曼彻斯特团队将DNA链变成了计算和数据存储系统的基础。
新系统有潜力比现代电子计算机快上指数级，甚至比目前才刚刚进入市场的量子计算机还要快。
原因是，与电子计算机不同，基于DNA的计算机可以同时处理两个答案。
“想象一台计算机正在搜索一个迷宫，来到一个选择点，一条路通向左边，另一条通向右边，”曼彻斯特大学计算机科学学院的King教授解释道。“电子计算机需要先选择走哪条路。
“但我们的新计算机不需要选择，因为它可以自我复制并同时沿着两条路径前进，从而更快地找到答案。”
目前正在彻底改变行业的另一种计算形式是量子计算机。
普通计算机使用二进制代码进行计算，因此每个数据单元或“位”要么是1，要么是0。
量子计算机使用量子比特（Qbits），通过量子力学奇特而模糊的数学原理，量子比特可以同时是1和0。
之所以如此强大，是因为当经典计算机考虑一个选项与另一个选项时，它们必须分别考虑。量子计算机则同时考虑所有选项以得出答案，因此速度更快、功能更强大，呈指数级增长。
那么，有没有任何计算系统能比量子计算机更快呢？
正如King在三月份解释的那样，DNA计算机之所以能超越量子计算机，是因为它们在计算时可以真正地“成长”。
“这种‘神奇’的特性之所以可能，是因为计算机的处理器是由DNA而非硅芯片制成的，”King说。“所有电子计算机都有固定数量的芯片。我们的计算机在计算时能够成长的能力使其比任何其他形式的计算机都快，并能够解决许多以前被认为不可能的计算问题。”
到底有多快？
那么，我们说的到底有多快呢？
对于任何了解哪怕是基本计算概念的人来说，这个答案都会让你大吃一惊。
DNA分子极其微小，但它们却承载着惊人的信息量。
例如，DNA分子包含了构建地球上任何植物或动物（包括所有人类）所需的所有信息。
由于DNA分子如此微小，一台桌面大小的计算机可能使用的DNA计算机“处理器”数量，会超过世界上所有电子计算机的总和。
这样一台计算机将使当今世界上最先进的超级计算机看起来就像20世纪80年代的袖珍计算器。
对于真正的极客来说，可以这样理解：一台现代高端个人电脑今天可以存储和处理几TB的数据，而一台DNA计算机可以处理1000亿TB的数据，所有这些存储都将包含在仅仅一克DNA中。
有什么陷阱？
在你冲到Best Buy购买最新DNA计算机之前，请认识到这项研究和开发仍处于非常早期的阶段。
这种新型计算的成功测试确实是一个历史性事件……但公司或个人可以使用的实用计算机仍遥遥无期。
目前，将一兆字节的数据编码到DNA中大约需要12,500 USD。
但与任何技术一样，随着研究人员和工业界开始扩大机器规模，成本会迅速下降。
DNA是已知最可靠的信息存储方法……而且必须如此，以确保当它产生蚊子或人类婴儿时，所产生的“产品”不会出现严重的错误和突变。
一个很好的例子是基因组测序。
不久前，对活体生物的整个基因组进行测序在技术上是不可能的，而当测序技术开发出来时，对一个活体生物的基因组进行测序需要惊人的27亿美元。
现在，这个成本已经降到不到1,000美元……在某些情况下甚至低至280美元！
DNA计算的成本障碍非常相似。既然研究人员已经了解如何用DNA计算机存储数据和计算问题，主要问题就是提高效率和降低成本。
这真的只是时间问题，而不是能否实现的问题。
我们是如何走到这一步的，以及我们将走向何方
曼彻斯特大学团队的新贡献是引入了DNA计算的概念，但DNA数据存储此前已经开发出来。
即使是DNA数据存储也相当新颖且过于昂贵，不具备实用性，但在2012年，科学家George Church异想天开地将他的书《再生：合成生物学将如何重塑自然与我们自身》（Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves in DNA）的700亿份副本存储在指甲盖大小的DNA链上。
数据量如此之大，需要几辈子才能读完。
这发生在2012年，当时是DNA数据存储最有效率的利用方式。
现在，DNA存储和计算正从大学实验室走向企业开发中心。
去年Microsoft从Twist BioScience购买了100亿条DNA链，用于数据存储实验。
Twist BioScience是一家总部位于旧金山的初创公司，开发了一种以降低成本和规模化生产合成DNA用于数据存储的工艺。
Microsoft和Twist都表示，将数据存储在DNA上比存储在硅芯片上更可靠、更稳定。
“如今，绝大多数数字数据存储在具有有限保质期并需要定期重新编码的介质上。DNA是一种很有前途的存储介质，因为它已知具有数千年的保质期，提供永久存储格式，并且读取成本持续降低，”Twist首席执行官Emily Leproust说。
“我们基于硅的DNA合成平台提供了无与伦比的规模和产品质量，极大地加速了以可实现数据存储的成本写入DNA的能力。”
Microsoft高级研究员Doug Carmean表示，这项新技术是计算和数据存储的未来：“我们距离商业上可行的产品还有数年之遥，但我们与Twist进行的早期测试表明，未来我们将能够大幅提高数据存储的密度和耐用性。”
DNA计算的无限潜力
尽管DNA计算仍处于起步阶段，但其潜力显而易见。
如今，人工智能和智能增强领域的发展也开始腾飞。
开发人员正在构建能够学习的计算机，并相信在未来十年内可能会出现真正智能的计算机或机器人。
与此同时，像Tesla的Elon Musk这样的开发人员正在开发通过将大脑与连接的计算机增强来大幅提升人类智能的方法。
例如，Musk正在开发一种“神经织网”，通过颈静脉插入，然后展开，在大脑和计算机之间创建一个神经接口。
目前，这些技术都是用基于硅的电子计算机构建的。
如果它们是使用DNA计算机构建的，一个增强型人类就可以真正地携带和访问目前存储在互联网上的所有信息，这些信息将以加拿大25分硬币大小的DNA链形式存在。
增强型人类，或人工智能计算机，将能够在几秒钟内即时计算复杂的数学方程、说多种外语或分析高级化学化合物。
相比之下，普通未经增强的人类将和家猫一样聪明。
简而言之，DNA计算的发展——结合纳米技术的进步——将以我们今天甚至无法理解的方式改变世界。
作者：Gary Symons, Equedia
