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2001年，以色列魏茨曼科学研究所的科学家宣布，他们制造出一种计算机，其体积之小，一滴水可以容纳一万亿台这样的机器。这些设备使用 DNA 和酶作为其软件和硬件，并且可以共同执行每秒十亿次运算。现在，同一个团队，在埃胡德·夏皮罗的领导下，宣布了一种新型的生物分子机器模型，该模型不再需要外部能源，并且运行速度比其前代产品快 50 倍。《吉尼斯世界纪录大全》已将其誉为世界上最小的生物计算设备。
多年来，人们已经提出了许多旨在利用 DNA 巨大存储容量的微型计算机设计方案。早期的方案依赖于一种称为 ATP 的分子作为燃料来源，ATP 是细胞反应的常见能量来源。但在新的装置中，DNA 分子既提供初始数据，又提供完成计算所需的足够能量。夏皮罗和他的同事在本周《美国国家科学院院刊》在线发表的一份报告中描述了他们的 DNA 计算机。
这两种分子计算机模型都是所谓的自动机。给定一个由两种不同状态组成的输入字符串，自动机使用预定的规则来得出输出值，以回答特定问题。例如，它可以确定仅包含 a 和 b 的字符串是否具有偶数个 a，或者是否所有 b 都以 a 开头。在最新的设计中，两个 DNA 分子结合在一起以执行计算步骤。一种称为 FokI 的酶充当计算机的硬件，通过切割输入分子的一部分并释放储存在键中的能量。这种热能随后为下一次计算提供动力。[上面的插图显示了一个输入 DNA 分子（green/blue）、软件 DNA 分子（red/purple）和 FokI（彩色带状物）。] 作者报告说，一微升溶液可以容纳三万亿台计算机，这些计算机一起每秒将执行 660 亿次运算。