DNA計算機 劉頌豪等 ①DNA計算機是一種生物形式的計算機。遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核酸）分子是一條雙螺旋長鏈，鏈上布滿了珍珠即核苷酸�？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，DNA分子通過這些珍珠的不 DNA計算機
劉頌豪等
①DNA計算機是一種生物形式的計算機。遺傳物質(zhì)DNA（脫氧核糖核酸）分子是一條雙螺旋“長鏈”，鏈上布滿了“珍珠”即核苷酸�？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，DNA分子通過這些“珍珠”的不同排列，能夠表達出生物體各種細胞擁有的大量基因物質(zhì)。數(shù)學(xué)家、生物學(xué)家、化學(xué)家以及計算機專家從中得到啟迪，正在合作研制未來的液體DNA電腦。它利用DNA能夠編碼信息的特點，先合成具有特定序列的DNA分子，使它們代表要求解的問題，然后通過與生物酶(在此相當(dāng)于加、減、乘、除運算)的相互作用，使它們相互反應(yīng)，形成各種組合，最后過濾掉非正確的組合而得到的編碼分子序列就是正確答案。
②由于DNA分子能同時進行大量的生化反應(yīng)，所以DNA計算機在結(jié)構(gòu)上是超大規(guī)模并行的，這種“試管型”的計算方式，在理論上可處理傳統(tǒng)計算機的硅芯片和電流難以處理的問題，尤其是那些計算量隨計算規(guī)模成指數(shù)增長的問題。
③DNA計算機以核苷酸為內(nèi)存，且具有超大規(guī)模并行結(jié)構(gòu)，所以DNA分子計算機最大的優(yōu)點在于其驚人的存貯容量和運算速度。1立方米的DNA溶液，可存儲1萬億億的二進制數(shù)據(jù)。十幾個小時的DNA計算，相當(dāng)于所有電腦問世以來的總運算量。未來計算機的芯片和磁盤都用DNA溶液來代替，其強大的功能將令人驚訝。而且，DNA計算消耗的能量非常小，只有電腦的十億分之一。
④DNA計算機誕生于1994，發(fā)明人是萊昂那多·阿德萊曼（LeonardAdleman）。阿德萊曼用“試管”DNA計算機做實驗，測試出了DNA計算機的可行性。他的“試管計算機”在幾秒內(nèi)得出了結(jié)果，但他花去了數(shù)周時間去揀出那些正確的答案。
⑤傳統(tǒng)電子技術(shù)將在2020后的某個時候達到物理極限。威斯康星麥迪遜大學(xué)的科學(xué)家在簡化和按比例放大這種技術(shù)方面邁出了重要的一步。他們采取了不同于其他先驅(qū)者所進行的試管實驗的辦法，而是把DNA鏈固定到一塊鍍金的玻璃載片（一種DNA芯片）上。其他研究人員則希望把DNA計算技術(shù)送回到活細胞中。像科幻小說中描述的向大腦植入以DNA為基礎(chǔ)的人造智能芯片，也許在不久的將來就像現(xiàn)在接種疫苗一樣簡單。
⑥D(zhuǎn)NA分子計算機將是計算機發(fā)展的方向之一�，F(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計出了DNA邏輯門、DNA片段以及更多超前的東西，現(xiàn)在DNA計算機最大的問題是很難檢測其計算的結(jié)果。一旦這個問題得到解決，DNA計算機將會很快問世。但不要過早地期待它取代傳統(tǒng)計算機（塑料制品與硅片的結(jié)合）。大部分專家預(yù)言：比起用來運行文字處理程序和發(fā)送電子郵件，未來的DNA計算機的應(yīng)用極可能集中在破譯密碼和繪制飛行航線方面。
14．
文章主要介紹了
DNA計算機的哪三方面內(nèi)容？（3分）
15.如果把下面句子中加點的詞語去掉，表達的意思有什么變化？（2分）
像科幻小說中描述的向大腦植入以DNA為基礎(chǔ)的人造智能芯片，
也許
在不久的將來就像現(xiàn)在接種疫苗一樣簡單。
16.根據(jù)文章第③段內(nèi)容，從運算角度，寫出下圖所表達的意思。（3分）
17.閱讀鏈接材料，結(jié)合文章內(nèi)容，說說你有什么發(fā)現(xiàn)。（2分）
材料一
：基因芯片（又稱DNA芯片、生物芯片）技術(shù)，隨著人類基因組計劃的逐步實施以及分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展而產(chǎn)生。
材料二
：基因芯片正以其可同時、快速、準確地檢測和分析數(shù)以千計基因組信息的本領(lǐng)而顯示出了巨大的威力。基因芯片技術(shù)已經(jīng)或即將被廣泛應(yīng)用于基因功能研究、分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究、人類基因研究和未來醫(yī)學(xué)臨床診斷以及進行司法鑒定、疾病檢測、藥物篩選等。
材料三
：基因芯片技術(shù)仍然存在著許多亟待解決的問題，例如技術(shù)成本昂貴，檢測靈敏度較低，分析范圍較窄等。
參考答案：
14．文章介紹了DNA計算機的生物特性、優(yōu)點和發(fā)展。
15．去掉“也許”，“向大腦植入以DNA為基礎(chǔ)的人造智能芯片，像現(xiàn)在接種疫苗一樣簡單”就成為肯定，這與原文表“推測”不相符合。
16．DNA計算機比起普通計算機有著驚人的運算速度。十幾個小時的DNA計算，相當(dāng)于所有電腦問世以來的總運算量。
17．第一點：DNA計算機或基因芯片技術(shù)存在亟待解決的問題。第二點：DNA計算機或基因芯片技術(shù)的發(fā)展是迅猛的，并有著廣闊的發(fā)展空間。
評分標準：第14題
3分，每點1分，第一點答什么是DNA計算機、原理、生物形式均可。第15題2分，意思對即可。第16題3分，表述不清或不完整酌情扣分。第17題2分，答出一點即可。

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