2017年6月13日
DNA運算已來臨，且令人難以置信
曼徹斯特大學推出了一種新型電腦，其對世界的改變可能比網際網路、手機或核能的出現更為深遠。由Ross D. King教授領導的團隊於三月揭示了一種「邊運算邊成長」的超高速電腦。這就是DNA運算，它令人驚嘆。
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將改變世界的電腦已然來臨
曼徹斯特大學推出了一種新型電腦，其對世界的改變可能比網際網路、手機或核能的出現更為深遠。
由Ross D. King教授領導的團隊於三月揭示了一種「邊運算邊成長」的超高速電腦。
這聽起來很奇特，但曼徹斯特團隊將DNA股線轉化為運算和數據儲存系統的基礎。
這個新系統的潛力在於其速度可能比現代電子電腦快上指數級，甚至比目前才剛進入市場的量子電腦還要快。
原因在於，與電子電腦不同，基於DNA的電腦可以同時處理兩個答案。
「想像一台電腦正在搜尋迷宮，來到一個選擇點，一條路通向左邊，另一條通向右邊，」曼徹斯特大學電腦科學學院的King教授解釋道。「電子電腦需要先選擇要走哪條路。
「但我們的新電腦不需要選擇，因為它可以自我複製並同時沿著兩條路徑前進，從而更快地找到答案。」
目前正在徹底改變業界的另一種運算形式是量子電腦。
普通電腦使用二進制代碼進行計算，因此每個數據單位，或稱「位元」，不是1就是0。
量子電腦使用量子位元（Qbits），透過量子力學奇特且模糊的數學原理，可以同時是1和0。
這之所以如此強大，是因為當傳統電腦考慮一個選項與另一個選項時，它們必須分開考慮。量子電腦則能同時考慮所有選項以得出答案，因此速度更快、功能更強大，呈指數級增長。
那麼，有什麼運算系統能比量子電腦更快呢？
正如King在三月解釋的，DNA電腦之所以能超越量子電腦，是因為它們在運算時可以「成長」。
King表示：「這種『神奇』的特性之所以可能，是因為電腦的處理器是由DNA而非矽晶片製成的。所有電子電腦都有固定數量的晶片。我們的電腦在運算時能夠成長的能力，使其比任何其他形式的電腦都快，並能解決許多以前被認為不可能的計算問題。」
到底有多快？
那麼，我們說的到底有多快？
對於任何理解運算基本概念的人來說，這個答案都會讓你大吃一驚。
DNA分子極其微小，但它們卻儲存著驚人的資訊量。
舉例來說，DNA分子包含了構建地球上任何植物或動物（包括所有人類）所需的所有資訊。
由於DNA分子非常微小，一台桌面大小的電腦潛在地可以使用比世界上所有電子電腦加起來還要多的DNA電腦「處理器」。
這樣的電腦將使當今世界上最先進的超級電腦看起來就像1980年代的袖珍計算機。
對於真正的科技迷來說，這樣說吧：一台現代且非常高階的個人電腦今天可以儲存和處理幾TB的數據，而一台DNA電腦可以處理1000億TB的數據，所有這些儲存都將包含在一克DNA中。
有什麼問題？
在你衝到Best Buy購買最新DNA電腦之前，請意識到這項研究和開發仍處於非常早期的階段。
這種新型運算的成功測試確實是一個歷史性事件……但一台可供公司或個人使用的實用電腦仍遙遙無期。
目前，將一兆位元組的數據編碼到DNA中大約需要12,500 USD。
但與任何技術一樣，隨著研究人員和業界開始擴大機器規模，成本會迅速下降。
DNA是已知最可靠的資訊儲存方法……而且必須如此，以確保當它產生蚊子或人類嬰兒時，所產生的「產品」不會出現嚴重的錯誤和突變。
一個很好的例子是基因組測序。
不久前，對活生物體的整個基因組進行測序在技術上是不可能的，而當測序技術發展出來時，對一個活生物體基因組進行測序的成本高達27億美元。
現在，這個成本已降至不到1,000美元……在某些情況下甚至低至280美元！
DNA運算的成本障礙非常相似。既然研究人員已經了解如何使用DNA電腦儲存數據和計算問題，主要問題就是提高效率並降低成本。
這真的只是時間問題，而不是會不會發生的問題。
我們是如何走到這一步，以及我們將走向何方
曼徹斯特大學團隊所做的新事情是引入了DNA運算的概念，但DNA數據儲存技術早已開發出來。
即使是那項技術也相當新穎且過於昂貴而不實用，但在2012年，科學家George Church異想天開地將他的書《Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves in DNA》的700億份副本儲存在指甲大小的DNA股線上。
數據量如此之大，需要許多輩子才能讀完。
這發生在2012年，當時是DNA用於數據儲存最有效率的應用。
現在，DNA儲存和運算正從大學實驗室走向企業開發中心。
去年Microsoft從Twist BioScience購買了100億條DNA股線，用於數據儲存實驗。
Twist BioScience是一家位於舊金山的新創公司，開發了一種以降低成本和規模化生產合成DNA的流程，用於數據儲存。
Microsoft和Twist都表示，將數據儲存在DNA上比儲存在矽晶片上更可靠、更穩定。
Twist執行長Emily Leproust表示：「現今，絕大多數的數位數據都儲存在壽命有限且需要定期重新編碼的媒體上。DNA是一種很有前景的儲存媒體，因為它已知有數千年的保存期限，提供永久的儲存格式，並且可以以持續降低的成本進行讀取。」
「我們基於矽的DNA合成平台提供了無與倫比的規模和產品品質，極大地加速了以可實現數據儲存的成本寫入DNA的能力。」
Microsoft資深研究員Doug Carmean表示，這項新技術是運算和數據儲存的未來：「我們距離商業上可行的產品還有數年之遙，但我們與Twist的早期測試表明，未來我們將能夠大幅提高數據儲存的密度和耐用性。」
DNA運算的無限潛力
儘管DNA運算仍處於起步階段，但其潛力已是眾所周知。
如今，人工智慧和智慧增強的發展也開始起飛。
開發人員正在建造能夠學習的電腦，並相信在未來十年內，真正智慧的電腦或機器人可能會出現。
同時，像Tesla的Elon Musk這樣的開發者正在開發透過將大腦與連結的電腦結合來大幅增強人類智慧的方法。
例如，Musk正在開發一種「神經織網」，透過頸靜脈插入，然後展開以在大腦和電腦之間建立神經介面。
目前，這些技術都是使用基於矽的電子電腦來構建的。
如果這些技術是使用DNA電腦構建的，一個增強型人類將能夠實際攜帶和存取目前儲存在網際網路上的所有資訊，這些資訊將儲存在加拿大25分硬幣大小的DNA股線中。
增強型人類，或人工智慧電腦，將能夠在幾秒鐘內即時計算複雜的數學方程式、說多種外語，或分析先進的化學化合物。
相比之下，普通未經增強的人類將會像家貓一樣聰明。
簡而言之，DNA運算的發展——結合奈米技術的進步——將以我們今天無法理解的方式改變世界。
作者：Gary Symons，Equedia
