如今仿生學(xué)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)備中已不再罕見(jiàn)，生命與機(jī)器的結(jié)合給予人們靈感，創(chuàng)造了很多作品。相比較而言，仿生學(xué)在計(jì)算機(jī)中的運(yùn)用則少很多。科學(xué)家們往往將這種生命與計(jì)算機(jī)結(jié)合而成的新設(shè)備稱(chēng)為生物計(jì)算機(jī)或者DNA計(jì)算機(jī)。
與傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的本質(zhì)區(qū)別在于，生物計(jì)算機(jī)并不依靠電流來(lái)傳遞信號(hào)，而是通過(guò)生物體內(nèi)的材料——主要包括脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白質(zhì)分子這三種材料來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳遞。人體的細(xì)胞也主要由上述三種生物體材料構(gòu)成。
據(jù)《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNS)報(bào)道，生物計(jì)算機(jī)并不需要直接使用生物體材料，人們可以利用遺傳工程技術(shù)模仿制造出DNA、RNA和蛋白質(zhì)分子，來(lái)作為計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)材料。
生物電子計(jì)算機(jī)想象圖 來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
正因生物計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)材料體積非常微小，自身體積也非常小;又由于生物體材料能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)工作，需要的能量非常少。傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)需要源源不斷的電力來(lái)支撐工作;而生物體材料因可以自身修復(fù)，所以生物計(jì)算機(jī)也繼承了自我修復(fù)的功能。
生物計(jì)算機(jī)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)就是存儲(chǔ)量極大。單個(gè)細(xì)菌細(xì)胞大小只有1立方微米左右，卻能容納超過(guò)1M字節(jié)的DNA存儲(chǔ)器。
人體活細(xì)胞和傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的晶體管相似 來(lái)源：《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》
2016年3月，加拿大麥基爾大學(xué)(McGill University)的科學(xué)家Dan Nicolau與所在團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款生物超級(jí)計(jì)算機(jī)模型，它不僅和一般的電子超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣快速且精準(zhǔn)地處理信息，而且體積只有一本書(shū)大小。
食鐵磁性細(xì)菌用于制造超級(jí)計(jì)算機(jī)硬盤(pán)的顯微鏡圖 來(lái)源：麥基爾大學(xué)官網(wǎng)
超級(jí)計(jì)算機(jī)的體積一般都極為龐大，以全球運(yùn)行速度最快的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)天河二號(hào)為例，它由170個(gè)機(jī)柜組成，包括125個(gè)計(jì)算機(jī)柜、8個(gè)服務(wù)機(jī)柜、13個(gè)通信機(jī)柜和24個(gè)存儲(chǔ)機(jī)柜，占地面積720平方米。
“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī) 來(lái)源：百度百科
“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī) 來(lái)源：百度百科
超級(jí)計(jì)算機(jī)的基本組成組件與個(gè)人電腦無(wú)太大差異，能夠計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題，主要特點(diǎn)表現(xiàn)為高速度和大容量，現(xiàn)有的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大都可以達(dá)到每秒一太(即Trillion，萬(wàn)億)次以上。
Dan Nicolau所研發(fā)的生物超級(jí)計(jì)算機(jī)，基本上是由細(xì)胞中的蛋白質(zhì)分子和提供細(xì)胞能量的三磷酸腺苷(ATP)來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳遞。在生物超級(jí)計(jì)算機(jī)一平方毫米的面積上，可容納幾億個(gè)電路，比我們見(jiàn)到的集成電路要小得多，而且電路間也沒(méi)有信號(hào)干擾。也不會(huì)向傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)一樣大量產(chǎn)生熱量。
蛋白質(zhì)分子和ATP進(jìn)行信號(hào)傳遞圖 來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
麥基爾大學(xué)官網(wǎng)消息稱(chēng)，生物超級(jí)計(jì)算機(jī)模型電路看起來(lái)像有組織的繁華大城市的道路地圖，實(shí)際上它是納米工程組成的一個(gè)幾何模型。
其中最重要的零部件之一——生物超級(jí)計(jì)算機(jī)的芯片只有1.5立方厘米，主要由各種蛋白質(zhì)分子構(gòu)成?！拔覀兊哪康氖窃诤苄〉目臻g內(nèi)創(chuàng)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?！盌an Nicolau說(shuō)道。他還表示，其團(tuán)隊(duì)在芯片上蝕刻了完整的電路渠道，以電荷取代電子在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的芯片中移動(dòng)，并用ATP來(lái)驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)分子在電路中移動(dòng)，從而產(chǎn)生能量?！熬拖癯鞘兄胁煌叽绲钠?chē)和卡車(chē)需要不同種類(lèi)的馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)一樣，我們的設(shè)計(jì)也是類(lèi)似的，通過(guò)消耗燃料以持續(xù)在建立好的道路上前進(jìn)。”Dan Nicolau解釋道。