计算机工业在近几十年内飞速发展，然而目前，晶体管的密度已经达到当前所用技术的理论极限。所以，人们在不断地寻找新的计算机结构。另外，人们在研究人工智能的同时，借鉴生物界的各种处理问题的方式，提出了一些生物计算机的模型，部分模型已经解决了一些经典计算机难以解决的问题。【4】

　　三、生物计算机的优良特性

　　生物计算机目前主要有以下几类：生物分子或超分子芯片；自动机模型；仿生算法；生物化学反应算法。其中自动机模型以自动理论为基础，致力于寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本的特征是集体计算，或称为集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。神经网络系统模拟大脑的工作方式，由大量简单的神经元广泛相互连接而成，形成一种拓扑结构。大脑具有相当高级的信息处理能力。与传统计算机模型相比，大脑具有如下特征：首先是大规模并行的处理能力；其次是大脑具有很强的“容错性”和联想功能；第三是大脑具有很强的自适应能性和自组织性。在这些方面，目前的传统计算机模型是难于实现的。【5】

　　生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可以小到几十亿分之一米，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。

　　生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物芯片一旦出现故障，可以进行自我修复，所以具有自愈能力。生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机结合起来，尤其是与大脑和神经系统相连。这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分，并能由人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源。它将成为能植入人体内，帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞的可能性极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机的能耗极小。【6】

　　四、我国的生物计算机

　　我国的首台生物计算机，是由上海交通大学生命科学研究中心和中科院上海生命科学院营养科学研究合作完成的，实验中工作人员把自动机与表面DNA计算结合到了一起。这在我国属首次，相关论文发表在中国《科学通报》第49卷第1期的英文版上。据介绍，这一DNA计算机采用双色荧光标记对输入与输出分子进行同时检测，用测序仪对自动运行过程进行实时监测，用磁珠表面反应法固化反应提高可控性操作技术等，以至于最终在一定程度上完成模拟电子计算机处理0和1信号的功能。将来通过计算芯片技术，把电子计算机的计算功能进行本质上的提升，在理论上和潜在的应用上都有重大意义。【7】

　　五、生物计算机的功能

　　生物计算机不仅有很好的性能，而且它的功能也十分强大。生物计算机既然是用一个个分子构成的，那么它的体积就可以达到分子尺寸的水平，甚至注入人的血液内，达到“人机一体化”，检测人体的情况。l998年英国雷丁大学的科学家凯文·沃尔威克把一块芯片植入他的左手臂，这个芯片从此将他个人和电脑网络连在一起。在接下来的九天里，当他步入教学主楼,无需出示身份证,大门的电脑就根据他手臂上芯片传递的信息认出了他，芯片还替他打开了实验室的自动门，帮他开灯。美国EMV公司在研究能够帮助盲人重现光明的生物集成电路时，就用以蛋白质为基础的生物微器件植入盲人眼球后部，利用胚胎神经细胞作为桥梁，同大脑视觉皮层联系起来，使盲人恢复“视力”。通过生物计算机，病人可以把自己的病情通过芯片传给医生体内的芯片,永远不担心病例丢失，病情讲不清楚。【8】

　　六、生物计算机的发展前景