登陆注册
5527100000055

第55章 神经网络计算机和生物芯片

曾有人使用一台有翻译功能的电脑,将一句话从英语译成俄语,再回过来译成英语。原句是“心有余而力不足”,想不到,一个来回后面目全非,成了“伏特加酒很凶,但肉已发臭”。

这是真实的,不是笑话。它说明,电脑尽管有惊人的运算速度和贮存信息的能力,却仍然不及人脑聪明。由140亿个神经细胞组成的人脑,在学习、联想、整体判别、优化控制等方面,是电脑望尘莫及的。

80年代以来,许多电脑专家转而致力于研究人脑的结构和功能,期望用最尖端的材料和电子线路来模仿人脑的功能,包括神经细胞的兴奋和控制,神经网络的联通和整合,大脑的思维、判别和反射等等。在此基础上,就可能制造出新一代计算机——神经网络计算机。和过去的所有计算机不一样,神经网络计算机有学习能力,会积累经验,增长知识,在记忆、联想、模糊识别等方面逼近或超过人脑。它被称为第六代计算机。

1992年,日本的一家公司宣布研制出一部“通用神经网络计算机”。这部计算机模仿人脑神经细胞传递信息的方式,使用32个有学习能力的大规模集成电路,不用软件,不需要解读软件命令的线路。它的处理速度奇快,人脑要一个多小时读完的文字,它在千分之几秒内就能读完。

在当代的高新技术中,计算机技术和生物技术是两大主力。神经网络计算机可说是这两大技术融汇的产物,但它是宏观方面的产品。在微观方面,生物技术也同样为计算机技术作出了巨大的贡献,那就是近年来各发达国家都在加紧研制的生物芯片。

作为计算机核心元件的芯片,至今仍是以半导体为材料的。但半导体芯片的发展已快要达到理论上的极限。它面临的困境是半导体的集成密度受到限制。一块硅片上最多只能排列几千万个晶体管元器件,否则就会有发热、漏电等问题。这样,芯片的存储容量就有限了,而芯片容量的限制直接会影响到计算机处理信息的速度。所以,要使计算机技术再次取得新的突破,必然的趋势是用新一代的芯片——生物芯片来取代半导体芯片。

生物芯片的主体是生物大分子。蛋白质、核酸等生物大分子都具有像半导体那样的光电转换功能和开关功能,但目前为各国科学家看好的是蛋白质分子。蛋白质分子具有低阻抗、低能耗的性质,不存在散热问题。它的三维立体排列使它具有较大的存储容量。使用蛋白质芯片的计算机,处理信息的速度可望提高几个数量级。另外,蛋白质分子还有自行组装和再生的能力,为计算机全面模仿人脑、实现高智能化提供了可能。

选择哪种蛋白质分子来担当这一重任呢?这可是各国科学家在努力攻关的核心问题。一种嗜盐菌的紫膜中的蛋白质分子(代号叫bR)看来是选作生物芯片的理想材料,因为它来源广泛,具备作为光电转换和开关元件的优良性能。而紫膜是目前唯一的结晶状生物膜,稳定性很好。我国科学家在紫膜蛋白质分子的研究中也有不少建树,有可能为生物芯片的问世作出自己的贡献。

制作生物芯片除了直接选用天然蛋白质分子之外,一种更为奇妙的手段是制造人工蛋白质分子。这有两种途径。一种是通过DNA重组,使某种微生物“分泌”出合乎要求的蛋白质分子;另一种是直接用蛋白质的基本材料氨基酸来进行组装。人工蛋白质分子是根据理想的蓝图来进行构筑的,性能当然比天然蛋白质分子优异,但同时也存在着更多的困难,目前尚处于实验研制阶段,离实际应用还有不小的距离。

同类推荐
  • 外星人未解之谜

    外星人未解之谜

    在浩淼广阔的宇宙中,地球就像沙粒般渺小。自古以来,人们就发出了寻找宇宙生命的呼唤。外星球有没有真正的类似于人的生命存在,至今仍然是一个未解之谜。这个谜题本身包含了很多的推测和猜想。但是不可否认的是,世界上仍然有一些无法用人类掌握的知识解释的事情,人们有时只能把它归结于外界“神秘力量”的操控和干预。自从1541年,哥白尼发表“日心说”以来,人们逐渐意识到浩瀚的宇宙不只地球一个存在,地球只是围绕太阳旋转的一颗小行星而已,这让人们开始把眼光从地球上移开,投向了广阔的银河系。
  • 发明简史:听房龙讲发明的故事

    发明简史:听房龙讲发明的故事

    人类从兽皮到摩天大楼,从步行到飞行,这些奇迹是如何诞生的?房龙以其广博的知识、独特的视角为我们讲述了人类发明的进步历程,每一项小的发明都蕴含着人类无穷的智慧。本书用浅显易懂的语言对其进行科学而形象的阐述。作者突破小我,站在全人类的高度上,对人类的过去进行审视,展现出人类文明发展的光辉进程。
  • 海洋的现实和未来

    海洋的现实和未来

    “青少年身边的环保丛书”是一套自然科学类读物。环境问题的实质是 社会、经济、环境之间的协调发展问题以及资源的合理开发利用问题。本丛书包括 了人类生活、自然和生态等各种关系的方方面面,从而让青少年了解环境保护对我们的重要性,以环境保护为己任。在这里,既有令人感 动的环保故事,又有深刻实用的环保知识,它会使我们每一个人都能成为一名守护地球家园的忠诚卫士。 谢芾主编的《海洋的现实和未来》为丛书之一。《海洋的现实和未来》内容涉及海洋与环境的各个侧面,文字浅显易懂 ,生动活泼。
  • 化学常识速读(速读直通车)

    化学常识速读(速读直通车)

    本书基于向青少年们介绍化学常识的基础,将古往今来无数中外化学家的化学科学研究和实践的成就汇集在一起。并且分别介绍了许多科学家的优秀品质和他们对事业实事求是的科学态度、严谨的学风。同时,还介绍了化学在生活中的实际运用,体现出化学对工农业生产、国防和科学技术现代化以及人们的衣、食、住、行的重要意义。
  • 让青少年热爱科学的故事(青少年素质养成必读故事)

    让青少年热爱科学的故事(青少年素质养成必读故事)

    为了激发广大青少年朋友对科学的热爱,我们组织编写了这本《让青少年热爱科学的故事》。这些小故事中既有讲述古今中外的科学家是如何通过努力学习并最终成才的,也有讲述对人类生活影响巨大的发明是如何诞生的。希望广大青少年朋友读了此书以后,也能够像书中的主人公那样用科学的态度去对待科学,用科学的方法去探索科学……
热门推荐
  • 幻世宿缘

    幻世宿缘

    两生花轻轻低喃的爱恋,缓缓诉说它等待了千年,当古老的魂魄再次苏醒,势必引起一场血雨腥风………梦回馨儿~幻水族三公主,天生的空间掌控者,冰魄为心,上古血脉,却遭抛弃,遗落凡间。龙云月~龙族后裔,皇族二公子。皇圣夜~暗夜者,冷漠,残暴是他的代名词,在这场远古迷匿的战斗中,且看他们如何沉浮、如何守护………
  • 海棠谱

    海棠谱

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 思路决定出路2

    思路决定出路2

    该书对人们在人生定位、心态、思维模式、职业发展、人际关系、爱情婚姻、做人做事、能力培养、生活习惯等方面存在的重要问题进行剖析,并提出了针对很强的“思路突破”——谋求发展与成功的正确思路。由此引导广大读者,尤其是青年朋友们,在现实中突破思维方式,克服心理与思想障碍,确立良好的解决问题的思路,把握机遇,灵活机智地处理复杂和重要问题,从而开启成功的人生之门,谱写卓越的人生乐章。
  • 傲娇鬼圣:邪王绝宠纨绔妻

    傲娇鬼圣:邪王绝宠纨绔妻

    一朝穿越,叱咤风云鬼家家主鬼离鸢魂穿至华夏?当鬼离鸢在华夏呼风唤雨之际,天又戏她,让她再次穿回?穿回也就罢了,但这天生废柴无法聚灵的废物之称,拜托睁大你们的眼睛好好看看行吗?若她废物,天下便再无天才。十指相扣,灵根全开,异世两魂,携手同行。哼,废物?看她如何颠覆风云!他,凤幂异姓王,身中奇毒,容貌尽毁,双腿残废,邪功称世,传言不近女色,似有短袖之癖却唯对她死皮赖脸,冰山王化身邪魅少主开展妻奴路?这大陆嫌她,毁了又如何?这天下与她为敌,灭了又如何!倾尽生命,护她成长。天阻,诛天!地拦,灭地!同为御灵师,携手掌天下未来路艰险,有我护你。_____
  • 太古继承

    太古继承

    这是一个世外有世,天外有天的世界;他是一个无人知晓,身世离奇的少年,没人知道他从哪里来,到哪里去,连他自己都不知道,但当他历经万险走到巅峰之时,他记得他的宿命:重建太古!
  • 神兵百刃

    神兵百刃

    厌倦了千篇一律的程式化玄幻法宝打斗,笔者想要挑战更加细致的伪实践流打斗描写。看主人公从开头到结尾在一场接一场的战斗中成长为三界第一人。
  • 济世神验良方

    济世神验良方

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 混世三界小妖后

    混世三界小妖后

    “穗儿,我们去赏梅?”洛子幽侧着头眨巴着眼睛问道,锺离穗儿顿了顿手中的笔,望着外面迎风而立的红莲,低头继续批着折子。见女子未搭理,洛子幽忽又兴致盎然地说道,“穗儿,要不今晚我们去吃烤鱼吧!”锺离穗儿呼吸一滞,因为修炼时段的经历,对于鱼,她总有一种说不清道不明的感觉,“穗儿!唔~”见洛子幽还要继续说下去,锺离穗儿一个转身堵住了洛子幽的嘴。天知道他这张嘴又要说出什么难以恭维的话。洛子幽眨了眨水灵灵的大眼睛,无辜的盯着锺离穗儿,他就知道,纵使这个女人有多厉害,她心中只有他一人,无论是以什么身份!只有他一人!
  • 穿越妃,不煽情

    穿越妃,不煽情

    一朝穿越,却拥有两朵桃花。一朵灼灼其华。一朵桃之夭夭。
  • 无圣仙路

    无圣仙路

    张家遭人算计,家主罹难。一夜间,仙宗大家分崩离析,族人全改他姓,散落天下。多年后,极北山脉虎啸猿啼,异兽全出,天下众生尽数陷入劫难。此时,山脉边缘的一个平凡小镇中,走出一个普通少年。身负巨大秘密的他,如何在乱世之中力搏群雄,跳出棋盘,掌控自身命运,如何开启无圣时代······