计算机技术生物计算机

目前，世界各国都在大力开发未来新型计算机。比如日本在继续研制第五代计算机之外，又开始研制具有人的思维功能，能够说话、思考和学习的第六代电子计算机。他们还在 1990 年宣布，已经用超导技术研制成了每秒运

算 10 亿次的超导计算机。由于超导电子器件的工作速度要比现在的集成电路快 10～100 倍，而功耗仅为集成电路的 1‰，所以随着高温超导材料的研究和应用不断深入，科学家预言在不久的将来，用砷化镓和超导器件做成的计算机，运算速度将可达到 1000 亿甚至 1 万亿、10 万亿次。与此同时，美国科学家也宣布，他们不仅研制出了分子导线，而且研制出了原子开关，决计用它在不久的将来制成分子甚至原子结构水平的计算机，以使计算速度达到更高的水平。

在未来计算机发展领域中，除了上述已经制成以及设想中的新型计算机之外，最有发展前途和实施性的还有光计算机和生物计算机。光计算机，是科学家多年来一直在考虑的用光子代替电子，制作出比今天的电子计算机灵敏度高、功率大得多的新一代计算机。科学家看到，采用电子线路传输信息， 由于需要网路，在元件愈来愈小的发展趋势下，电路板上能够容纳的导线数目有其极限，结果电子线路成了传统计算机技术发展的瓶颈。因为处理器的大小受到限制，所以计算机的运算速度也只能快到一定极限。其次，在传统处理器中，电子必须在电线网路中穿梭于不同的微处理机与元件之间，有时必须相互等待，好像汽车需要有秩序地逐个通过大桥一样，不能任意加速， 信息传送速度因此受一定限制，使运算速度也无法突破一定的极限，而光计算机遇到的唯一限制则是光速。再者，光计算机可以同时处理几种信息，这是由于几束光通过光晶体管时能够相互保持独立，而几路电流输入晶体管时却会混在一起。另外，电子容易受磁场和其他电子影响，而光子则很少受磁场或其他光子的影响而偏移或脱离轨道。由于光子有这么多优点，所以科学家从本世纪 70 年代开始，就努力试图设计出一种像电子计算机那样工作的光

计算机，让它以每秒 30 万公里的光速进行计算。

生物计算机是科学家设想的用有机物质制成的未来计算机。近年来，超大规模集成电路的集成度越来越接近理论极限，元件间距小于 0.2 微米后会引起硅集成电路过热和患扰，成了硅集成电路的致命弱点。但科学技术的飞速发展，又对计算机的要求越来越高。为此，科学家一直在探索新的计算机元器件。他们想到，电子计算机传送信息的“语言”归根到底只有 0 和 1 两种，恰恰与开和关相对应。那么除了电子和光子之外，如果有机物分子也具备了开和关的功能，它不就也能成为计算机的基本元件，用之制造出生物计算机了么！

根据这一设想，科学家经过探索果然发现，一些半醌类有机化合物以及蛋白质分子中的氢，具有开和关的性能，因而从理论上讲，可以制造出半醌型或蛋白质型生物计算机。在此之后，科学家便对有机物分子进行了新的探索，并使用遗传工程手法对之进行加工和改性，以期用它制造成晶体管和其他电子器件的替代物，早日制造出生物计算机来。