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計算機生物

發布時間: 2021-08-08 11:49:16

生物計算機的優點有哪些

用生物晶元製造的計算機就是生物計算機。所謂生物晶元就是指用蛋白質分子作元件製造成的集成電路,因此也有人稱生物計算機為蛋白質計算機、下一代計算機。

生物計算機的外部用一種非常薄的玻璃膜製成,內裝精巧的晶格,晶格里安放生物晶元。由生物晶元組成的生物集成塊完成計算機主體工作。這種計算機有著廣闊的發展前景,因為它有很多優點:

第一、體積小。1平方毫米晶元可容納數億個電路,晶元密集度可達到每平方厘米1015~1016個,生物計算機的體積可縮小至現在計算機的103~105分之一。

第二、存儲容量大。生物計算機一個存儲點只有一個分子大小,所以生物計算機的存儲容量可達到普通計算機的10億倍。

第三、運算速度快。科學家估計,蛋白質集成電路大小是矽片集成電路的千分之一,甚至達到十萬分之一,而運算一次只需要10-11秒,僅為目前集成電路的運算時間的萬分之一。生物計算機運算比現在計算機快多了。生物計算機元件的密度比人腦神經細胞的密度高100萬倍。

第四、散熱快。生物晶元中傳遞信息時,由於受到的阻抗低,耗能低,僅相當於一般計算機的十億分之一,所以容易散熱。

第五、可靠性高。生物計算機一個重要特點就是具有自我組織自我修復功能,它若與人腦結合起來,聽從人腦指揮,就可以具有更高的性能。生物計算機可以用基因工程方法進行生產製造,成本相當低。

什麼是生物計算機

生物計算機又稱仿生計算機,是以生物晶元取代在半導體矽片上集成效以萬計的晶體管製成的計算機。它的主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子,並以此作為生物晶元。生物計算機晶元本身還具有並行處理的功能,其運算速度要比當今最新一代的計算機快10萬倍,能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一,存儲信息的空間僅佔百億億分之一

Ⅲ 什麼是生物計算機

用生物晶元製造的計算機就是生物計算機。所謂生物晶元就是指用蛋白質分子作元件製造成的集成電路,因此也有人稱生物計算機為蛋白質計算機、下一代計算機。

生物計算機的外部用一種非常薄的玻璃膜製成,內裝精巧的晶格,晶格里安放生物晶元。由生物晶元組成的生物集成塊完成計算機主體工作。這種計算機有著廣闊的發展前景,因為它有很多優點:

第一、體積小。1平方毫米晶元可容納數億個電路,晶元密集度可達到每平方厘米1015~1016個,生物計算機的體積可縮小至現在計算機的103~105分之一。

第二、存儲容量大。生物計算機一個存儲點只有一個分子大小,所以生物計算機的存儲容量可達到普通計算機的10億倍。

第三、運算速度快。科學家估計,蛋白質集成電路大小是矽片集成電路的千分之一,甚至達到十萬分之一,而運算一次只需要10-11秒,僅為目前集成電路的運算時間的萬分之一。生物計算機運算比現在計算機快多了。生物計算機元件的密度比人腦神經細胞的密度高100萬倍。

第四、散熱快。生物晶元中傳遞信息時,由於受到的阻抗低,耗能低,僅相當於一般計算機的十億分之一,所以容易散熱。

第五、可靠性高。生物計算機一個重要特點就是具有自我組織自我修復功能,它若與人腦結合起來,聽從人腦指揮,就可以具有更高的性能。生物計算機可以用基因工程方法進行生產製造,成本相當低。

二十世紀八十年代初,美國海軍科研實驗室研究工作出現了「生物計算機機熱」。1984年,日本開始研究生物計算機,每年經費高達80億日元,到1985年,把這一研究列為國家重點開發計劃。1987年,英國撥款3000萬英鎊,用於進行生物計算機研究。

科學家利用蛋白質製造出「開關裝置」,並且已確定,可以利用細胞色素C、細菌視紫紅質、遺傳基因分子、導電聚合物等蛋白質製造生物晶元。美國科技人員已率先研究出用於生物計算機的分子電路,它由有機物質的分子組成。由分子導線組成的顯微電路,其大小僅為現代計算機電路的千分之一。

由於生物計算機有些關鍵技術還存在許多問題沒有解決,因此科學家預測,估計要到2015年左右,生物計算機才能廣泛應用。

Ⅳ 生物計算機

本報記者張東操
生物電腦最終會促使電腦與人腦的融合。目前最新一代實驗計算機正在模擬人類的大腦。英國劍橋大學研究發現了「生物電路」,一些蛋白質的主要功能不是構成生物的某些結構,而是用於傳輸和處理信息。人們正努力尋找神經原與硅晶元之間的相似處,研製基於神經網路的計算機。盡管目前研製出來的最先進的神經網路擁有的智力還非常有限,但大多數科學家認為,仿生計算機是未來發展之路。國外有科學家預言,到2020年,運算速度更快的生物將取代硅晶元。

中國科學院計算機研究所的專家胡偉武告訴記者,目前以集成電路為基礎的傳統計算機已經快要發展到極限。按照目前的速度,計算機發展遵循的「摩爾定律」(每18個月晶元速度翻一番,價格降低一半)將在2007年失效。生物技術與計算機技術聯姻的生物電腦成為計算機發展的一個新的突破口。

生物電腦就是利用生物分子代替硅,實現更大規模的高度集成。

傳統計算機的晶元是用半導體材料製成的,1毫米見方的矽片上最多不能超過25萬個。而生物晶元上生物計算機的元件密度比人的神經密度還要高100萬倍,傳遞信息的速度也比人腦的思維速度快100萬倍。

生物電腦的另一個顯著特點就是存儲量極大。單個的細菌細胞,大小隻有1微米見方,與一個硅晶體管的尺寸差不多,但是卻能成為容納超過1M位元組的DNA存儲器。生物晶元快捷而准確,可以直接接受人腦的指揮,成為人腦的外延或擴充部分,它以從人體細胞吸收營養的方式來補充能量。

生物電腦將能用來改善和增強人的記憶力。英國電信研究所所長科克倫甚至感慨道:「想想擁有一個真正快速處理數據和記憶的大腦吧,它不會曲解,不會老化。我們將不會忘掉任何東西,也可以加工一切信息……」

生物計算機能夠如同人腦那樣進行思維、推理,能認識文字、圖形,能理解人的語言,因而可以成為人們生活中最好的夥伴,擔任各種工作,如可應用於通訊設備、衛星導航、工業控制領域,發揮它重要的作用。美國貝爾實驗室生物計算機部的物理學家們正在研製由晶元構成的人造耳朵和人造視網膜,這項技術的成功有望使聾盲人康復。

生物電腦的成熟應用還需要一段時間,但是目前科學家已研製出生物電腦的主要部件———生物晶元。美國明尼蘇達州立大學已經研製成世界上第一個「分子電路」,由「分子導線」組成的顯微電路只有目前計算機電路的千分之一。

Ⅳ 生物信息學與計算機生物學有什麼區別和聯系

生物信息學與計算機生物學有什麼區別和聯系
嚴格來說,生物信息對數學的要求很高,但高到什麼程度就要看具體工作了。

一般我在網上看到說生物信息簡單的都是公司里做測序跑流程的雜魚,這些人對他手上的工作完全不懂原理。好在一般生物信息軟體開發第一條就是保證不懂電腦的科研人員也能適應,所以傻瓜型的居多。

然而數學不行對於做生物信息研究的人是極大的瓶頸,因為最了不起的生物信息領域都落在數學,物理,化學上了,你看到的所有應用其實都是這些領域的理論應用在了生物領域。於是乎,純生物領域的研究人員對生物信息的理論知識幾乎一竅不通,非傻瓜型的軟體,尤其是要自己設定大量參數的軟體對他們來說幾乎是無法適應的。因為你會發現那些軟體裡面所有的參數你都沒有聽說過,查到文獻全是數學公式,每一個能看得懂。

還說了這么多,最後告訴你數學是很重要的,即使你不打斷進入開發領域,也能保證你未來的工作順利。至於要看什麼,就要看你未來的具體工作方向,不同方向的理論背景可能是完全不一樣的,所以到你有具體工作的時候在討論比較好。

Ⅵ 有沒有一個專業跟生物和計算機有關

這三個專業你看看吧,希望對你有幫助!!!
anyway,希望你可以有一個光輝的前程!!!
加油,祝福你。。。

生物醫學工程專業。該專業屬於以生物醫學、電子技術和信息處理技術為依託的交叉學科,側重於信息科學、計算機科學在生物醫學領域中的應用,培養學生深入掌握電子技術、計算機技術、信息處理理論和實驗技能。在校期間主要學習程序設計語言、電路分析、模擬電子電路、脈沖與數字電路、信號與系統、信號處理、醫學圖像處理、醫用感測器、生理學、生理電子學、計算機組成原理、計算機介面技術、計算機網路、數據結構、資料庫原理及應用等技術基礎課。畢業生將從事生物醫學工程領域中診斷、測試之新理論、新方法及新設備的發現、開發與研製,同時也能從事電子設備的維護、使用和計算機硬、軟體的開發及管理工作。
http://www.eol.cn/article/20010101/3041620.shtml

生物信息學專業
生物信息學是生命科學、計算機科學和信息科學等多學科交叉的新興學科。
http://www2.sjtu.e.cn/newweb/chinese/Web4/underg/school8.htm

生物計算機是以生物界處理問題的方式為模型的計算機。目前主要有:生物分子或超分子晶元、自動機模型、仿生演算法、生物化學反應演算法等幾種類型。
http://www.bbioo.com/blife/2007/15893.htm

Ⅶ 生物計算機發展到什麼樣了

當今生物計算機發展非常活躍,不遠的未來,生物計算機將能夠開發其自身的「語言,」實現 4 進制編碼,還可以與生命系統相 融合,完成更多目前電子計算機所不能完成的任務。

1983 年美國提出了生物計算機的概念。此後,各個發達國家開始研製生物計算機。 生物學家將仿生學運用到生物計算機領 域,產生了生物化學分子構架生物計算機的觀點。

生物計算機的研究方向主要分兩類:一是分子計算機,即製造有機分子元件去代替傳統的半導體元件;二是進一步將人腦的 結構、思維規律與人工智慧相結合,構想出生物計算機結構。生物計算機所研究的內容還包括:生物分子或超分子晶元;與生物現 象類比的自動機模式;以生物智能為基礎的仿生演算法、可控生化反應的生物化學演算法DNA 計算機、採用各種生物化學技術實現、的 細胞計算機等等。生物計算機研究方向中最關鍵的一環是尋找關鍵 DNA,DNA是控制生命的最終核心 ,並且能儲存巨大信息,因 [4]此尋找或人工製造符合計算機需求的 DNA 是此領域的一個關鍵。

Ⅷ 計算機技術和生物學有什麼關系

信息技術和生物技術都是高新技術,二者在新經濟中並非此消彼長的關系,而是相輔相成,共同推進經濟的快速發展。

1.生物技術的發展需要信息技術支撐
(1)信息技術為生物技術的發展提供強有力的計算工具。在現代生物技術發展過程中,計算機與高性能的計算技術發揮了巨大的推動作用。如今,我們很難將生物技術的進步與高性能計算領域的發展割裂開來。今後,越來越多的具有強大功能的計算機和軟體將會被用來搜集、存儲、分析、模擬和發布信息。
信息技術還有助於加強生物技術領域的各種資料庫管理、信息傳遞、檢索和資源共享等。另一個僅次於基因排序器、在生物技術領域引起關注的硬體是基因晶元,它的研製也非常依賴於信息技術。
(2)生物技術發展需要特定軟體技術的支持。生物技術及其產業的發展對於生物技術類軟體的需求將進一步增加,軟體技術將成為支撐生物技術及其產業發展的關鍵力量之一。在生物技術各領域中均需要相應的專業軟體來支撐:1) 各類生物技術資料庫的構建需要性能優良、更新換代迅速的軟體技術;2) 核酸低級結構分析、引物設計、質粒繪圖、序列分析、蛋白質低級結構分析、生化反應模擬等等也需要相應的軟體及其技術支撐;3) 加強生物安全管理與生物信息安全管理也離不開軟體及其技術發展的支持。

2.生物技術為信息技術發展開辟了新的道路
(1)生物技術推動超級計算機產業的發展。隨著人類基因組計劃各項任務的完成,有關核酸、蛋白質的序列和結構數據呈指數增長。面對如此巨大而復雜的數據,只有運用計算機進行數據管理、控制誤差、加速分析過程,使得人類最終能夠從中受益。然而要完成這些過程,並非一般的計算機力所能及,而需要具有超級計算能力的計算機。因此,生物技術的發展將對信息技術提出更高的需求,從而推動信息產業的發展。
(2)生物技術將從根本上突破計算機的物理極限。目前使用的計算機是以硅晶元為基礎,由於受到物理空間的限制、面臨耗能和散熱等問題,將不可避免地遭遇發展極限,要取得大的突破,需要依賴於新材料的革新。
可以說,生物科技(生物技術)與信息科技(信息技術)的融合,才是世界經濟市場的未來。

Ⅸ 計算機在生物學方面的應用有哪些

計算機所能做的就是大量的繁瑣的運算,只是幫人們解決公式化的問題。比如DNA的破解。倒是生物對計算機有很大幫助,下一代智能化計算機就有向生物計算機方向的發展。

Ⅹ 生物計算機歷史

被稱為第六代計算機的生物計算機,其主要原材料是藉助生物工程技術(特別是蛋白質工程)生產的蛋白質分子,以它作為生物集成電路——生物晶元。在生物晶元中,信息以波的形式傳遞。當波沿著蛋白質分子鏈傳播時,會引起蛋白質分子鏈中單鏈、雙鍵結構順序的改變。因此,當一列波傳播到分子鏈的某一部位時,它們就像硅集成電路中的載流子(電流的載體叫做載流子)那樣傳遞信息。由於蛋白質分子比硅晶元上的電子元件要小得多,彼此相距很近很近,因此,生物元件可小到幾十億分之一米,元件的密集度可達每平方厘米10~100萬億個,甚至1000萬億個門電路。

生物計算的早期構想始於1959年,諾貝爾獎獲得者Feynman提出利用分子尺度研製計算機;
20世紀70年代以來,人們發現脫氧核糖核酸(DNA)處在不同的狀態下,可產生有信息和無信息的變化。科學家們發現生物元件可以實現邏輯電路中的0與1、晶體管的通導或截止、電壓的高或低、脈沖信號的有或無等等。經過特殊培養後製成的生物晶元可作為一種新型高速計算機的集成電路。
1994年,圖靈獎獲得者Adleman提出基於生化反應機理的DNA計算模型;
在生物計算機方面突破性工作是北京大學在2007年提出的並行型DNA計算模型,將具有61個頂點的一個3-色圖的所有48個3-著色全部求解出來,其演算法復雜度為,而此搜索次數,即使是當今最快的超級電子計算機,也需要13217年方能完成,該結果似乎預示著生物計算機時代即將來臨。

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