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1、中国科学院院刊2014,01(29),42-54DOI:10.3969/j.issn.1000-3045.2014.01.007生物计算机时代即将来临许进北京大学信息科学技术学院导出/参考文献已关注关注X关注成功！加关注后您将方便地在我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！分享·新浪微博·腾讯微博·人人网·开心网·豆瓣网·网易微博收藏打印摘 要：生物计算机是以核酸分子作为“数据”,以生物酶及生物操作作为信息处理工具的一种新颖的计算机模型。生物计算的早期构想始于1959年,诺贝尔奖获得者Feyn
2、man提出利用分子尺度研制计算机;1994年,图灵奖获得者Adleman提出基于生化反应机理的DNA计算模型;在生物计算机方面突破性工作是北京大学在2007年提出的并行型DNA计算模型,将具有61个顶点的一个3-色图的所有48个3-着色全部求解出来,其算法复杂度为359,而此搜索次数,即使是当今最快的超级电子计算机,也需要13217年方能完成,该结果似乎预示着生物计算机时代即将来临。文章重点介绍了生物计算机的产生背景及意义;DNA计算机,特别是中州I-型DNA计算机的基本原理、计算方法与步骤;DNA计
3、算机的研究进展,特别指出在密码分析与破译等领域的应用;分析了DNA计算机的能力,指出了研究中的难点、发展趋势,最后对我国生物计算机发展提出了一些建议。关键词：生物计算机;非枚举型DNA计算机;并行型DNA计算机;大规模型DNA计算机;密码分析与破译;研究进展;发展建议;作者简介：许进,北京大学信息科学技术学院教授,博导。1959年出生于陕西乾县。1993年获西安交通大学管理工程专业工学博士;1995年获北京理工大学数学系理学博士;1995年在西安电子科技大学师电路与信号处理领域进行博士后研究。国际生物
4、计算机学术会议组委会核心成员;中国电子学会电路与系统学会委员;中国电子学会图论与系统优化专业委员会理事长。1996年访问香港中文大学半年;1997-1998年应邀到新加坡国立大学作为计算机系教授开展研究工作。2006—2010年先后2次任国际生物计算机大会主席。主要研究方向:DNA纳电子技术、分子信号检测、DNA传感器、DNA计算和图论与组合优化等。在DiscreteMathematics、InternationalJ.ofGraphTheory、GraphandComb.、IEEETrans.OnA
5、C、IEEEElectronicalLetters、J.ofChemistryandPhysics、J.ofChemicalInformationandComputerSciences、BioSystems、《中国科学(E辑)》、《中国科学(F辑)》以及《科学通报》等权威与重要刊物发表学术论文200余篇,其中SCI检索110余篇,EI检索50余篇,他引1236次(截至2008年2月);出版学术专著4部。1996年开始从事DNA纳米技术和分子计算机模型、理论以及结构体系学习与研究。2000年负责组建我国
6、第一个生物计算机研究所。目前已培养该领域我国首批博士后9名、博士28名;正在培养的在站博士后5名、在读博士生10名。其生物计算机研究成果,获2013年国家自然科学奖二等奖。E-mail:jxu@pku.edu.cn基金：973项目(2013CB,2013CB)ForthcomingEraofBiologicalComputerXuJinSchoolofElectronicsEngineeringandComputerScience,PekingUniversity;Abstract：Biologica
7、lcomputerisanovelcomputermodel,whichusesnucleicacidmolecularas“data”andusesenzymeandbiologicaloperationsasinformationalprocessingtools.In1959,Feynmanconceivedakindofcomputerinmolecularscale.In1994,AdlemanproposedaDNAcomputingmodelbasedonbiochemicalreact
8、ion.ThebreakthroughofthebiologicalcomputerisPekingUniversity'sparallelDNAcomputationmodel,itwascarriedoutin2007,inwhichthe3-coloringproblemofa3-chromaticgraphwith61verticeswassolved.Thecomputationcomplexityis359,whichmeansthatitw
