活細(xì)胞：未來(lái)的數(shù)據(jù)處理“大軍”

據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，并非所有計(jì)算機(jī)都要以硅為生。顧名思義，計(jì)算機(jī)是一種能處理數(shù)據(jù)、進(jìn)行運(yùn)算或使用所謂的邏輯門(mén)來(lái)將輸入（二級(jí)制代碼0和1） 變成輸出的機(jī)器。但現(xiàn)在，一個(gè)小型的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)正嘗試著為計(jì)算機(jī)開(kāi)辟新的疆域：將活細(xì)胞、動(dòng)物以及其他活體有機(jī)物囊括進(jìn)來(lái)。這些科學(xué)家正在進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，有些實(shí)驗(yàn)的理論性非常強(qiáng)，而有些實(shí)驗(yàn)則朝著生物計(jì)算機(jī)邁出了第一步。不管如何，所有種種嘗試和努力都是為了讓生物體來(lái)執(zhí)行現(xiàn)在由芯片和電路板執(zhí)行的工作。

黏液菌造出“路網(wǎng)”

2010年，阿達(dá)馬特茲基和另外一名科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，黏液菌的生長(zhǎng)可基于地形模型，并因此很好地模擬出美國(guó)真實(shí)的網(wǎng)狀道路系統(tǒng)。而且，他們還發(fā)現(xiàn)，由于黏液菌的培育生長(zhǎng)具有很強(qiáng)的“彈性”，它還可以用于創(chuàng)建移動(dòng)通訊和交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的模型。有鑒于此，在過(guò)去幾年里，阿達(dá)馬特茲基和加拿大皇后大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家賽利姆·阿卡爾一直在嘗試使用黏液菌構(gòu)建地圖網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)谝桓奔幽么蟮貓D的主要城市上放置了燕麥片（黏液菌的食物），隨后，他們把這種黏液菌放在地圖上的多倫多上。然后，這種黏液菌慢慢向前流動(dòng)，其行進(jìn)道路也是到達(dá)其他城市最有效的道路。他們這樣制造出的“路網(wǎng)”同加拿大實(shí)際的高速公路路線幾乎完全一致。

細(xì)胞進(jìn)行二進(jìn)制計(jì)算

去年4月，瑞士生物工程師宣布，他們已經(jīng)通過(guò)編程，讓人體細(xì)胞進(jìn)行計(jì)算機(jī)所進(jìn)行的二進(jìn)制的加減運(yùn)算。他們對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了改造，讓細(xì)胞內(nèi)的基因能夠形成一個(gè)精細(xì)的電路，其能相互打開(kāi)或者關(guān)閉。這些細(xì)胞能夠處理添加到其內(nèi)（分子紅霉素和根皮素）的兩個(gè)輸入，并且通過(guò)產(chǎn)生紅色或者綠色的熒光顯示出答案。捷報(bào)不斷傳來(lái)，據(jù)去年6月3日的《自然》雜志報(bào)道，細(xì)胞計(jì)算設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物技術(shù)和生物工程教授馬丁·富塞內(nèi)格爾領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)表示，他們研制出了首個(gè)哺乳動(dòng)物單細(xì)胞計(jì)算器。研究人員使用哺乳動(dòng)物的細(xì)胞，構(gòu)建了一個(gè)能夠執(zhí)行邏輯運(yùn)算的基因網(wǎng)絡(luò)?；蚓W(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)形成了一種熒光蛋白，使細(xì)胞發(fā)光。在實(shí)驗(yàn)中，他們將根皮素和紅霉素作為兩個(gè)輸入信號(hào)?？茖W(xué)家們表示：“通過(guò)組合幾個(gè)邏輯門(mén)，我們?cè)诩?xì)胞合成基因網(wǎng)絡(luò)中獲得了前所未有的復(fù)雜水平?！敝档米⒁獾氖?，這種生物計(jì)算器可以平行處理兩個(gè)不同的輸入和輸出信號(hào)。不過(guò)，科學(xué)家們也表示：“盡管這種計(jì)算器的性能遠(yuǎn)遜于電腦，但是，從本質(zhì)上講，一個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞能夠像這樣運(yùn)算就已經(jīng)是一件令人驚嘆的事情?！?/p>

在極端領(lǐng)域大展拳腳

諸多試驗(yàn)和結(jié)論究竟說(shuō)明了什么呢？阿達(dá)馬特茲基表示，黏液菌繪制地圖的能力可以被科學(xué)家們借用，用來(lái)設(shè)計(jì)道路、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及性能比目前流行的計(jì)算機(jī)還略勝一籌的信息處理電路。黏液菌和電子設(shè)備的“聯(lián)姻”也能為人類提供很大的幫助。阿達(dá)馬特茲基正在制造的計(jì)算機(jī)芯片就融電子通訊的速度和黏液菌的學(xué)習(xí)能力于一爐。

阿達(dá)馬特茲基稱，這種“混雜”技術(shù)處理信息的方式不像計(jì)算機(jī)而更像大腦。它能夠通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和不斷試錯(cuò)進(jìn)行學(xué)習(xí)并獲得成長(zhǎng)，這就使它既能解決神經(jīng)科學(xué)的問(wèn)題，也能解決計(jì)算機(jī)科學(xué)的問(wèn)題。比如，要想在一些極端領(lǐng)域，諸如深海底、人體內(nèi)或者其他星球進(jìn)行計(jì)算，我們目前所依賴的計(jì)算機(jī)或許只能望洋興嘆，但這種生物計(jì)算機(jī)就能夠起作用。