什麼是 生物計算 ( Biocomputing ) ？ 2024 年有新進展？
生物計算 (Biocomputing) 又稱 生體運算，是一個前沿技術領域，處於生物學、工程學和計算機科學的交匯處，它旨在利用細胞或其亞組分分子（如DNA或RNA）來執行傳統上由電子計算機完成的功能。生物計算的最終目標是模仿我們身體的一些生物“硬體”，並將其用於計算需求，從簡單到複雜，這包括以下幾點：
- 使用DNA或RNA作為信息存儲和數據處理的媒介。
- 將神經元相互連接，類似於我們大腦中的連接方式。
- 從基因組層面設計計算硬體。
是矽晶片和電子流動以外的計算技術
計算技術可能不再僅僅是矽晶片和電子流動來處理信息，為了解決因使用更多數據的能耗問題，已有許多開發新硬件嘗試。其中包括：
- 量子計算：這種技術不僅限於使用電子，還可以利用作為粒子或波的光子進行信息處理。
- 神經形態計算：這種技術從生物學中汲取靈感，旨在有效地處理信息。人腦被視為構建新電路的黃金標準，這些電路由不同材料和不同拓撲構建。在這些新電路中，主要使用電子（如傳統計算機）和光子（如光子計算）來處理信息。
- 生物計算：在這裡，生物元素被用作計算系統的一部分。我們不僅僅是“構建一個受人類神經系統啟發的計算機”，而是使用生物元素來處理信息。
生物計算 ( Biocomputin g) 可能嗎？細胞就能儲存數據！
細胞在計算方面比我們最好的計算機更強大。例如：
- 細胞在DNA中存儲數據。
- 接收RNA中的化學輸入（數據輸入）。
- 使用核糖體執行複雜的邏輯運算。
- 通過合成蛋白質產生輸出。
生物計算的工程挑戰在於如何對DNA或RNA等有機化合物之間的反應進行精細控制。
過熱與高能耗
傳統計算機使用微晶片，這些晶片會迅速升溫。超級計算機通常是由幾台高速傳統計算機組成的單位。儘管如此，超級計算機耗能巨大，升溫迅速，並需要大規模冷卻設備才能全速運行。另一方面，生物材料可以在不使用大量能量的情況下進行計算和數據處理，並且不會顯著升溫。
多任務處理
普通計算機一次執行一個任務，並快速切換任務，給用戶提供同時運行多個任務的無縫體驗。生物系統則進行“並行計算”——即多個任務可以真正同時執行。早期概念驗證工作已經完成，使用了肌球蛋白（一種引起肌肉收縮並將化學能量轉化為機械能的超級家族運動蛋白），使用肌球蛋白的生物計算可以同時執行多個計算。
自組織和自修復
生物分子還具有智能自組織和自修復的能力。因此，生物計算工程師需要找到方法，在生物分子“硬體”之上模擬這種智能“軟體”，以生產、組織和修復生物計算系統，類似於一個活體生物，生物系統中的“軟體”負責生產和組裝硬體，這反過來將有助於運行軟體。
雖然生物計算仍處於早期階段，但生物計算機有潛力無比強大，隨著更多2024更多科研消息出現，相信很快我們可以看到更多生物計算的成果。
參考資料：
https://finalspark.com/what-is-biocomputing/
https://en.wikipedia.org/wiki/Biological_computing
圖片來源：
