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生物计算机:摸得着的未来
【《美国新闻与世界报道》周刊2月14日一期文章】题:生物计算机无可限量的未来
硅元素与计算机的关系如此密切,以至于大多数人可能更容易将它与加利福尼亚的高技术谷而不是元素周期表联系起来。但是随着高速运算超越芯片和机器的局限,将试管、承物玻璃片、溶液甚至脱氧核糖核酸(DNA)等生物化学和遗传学工具包括在内,这种想法可能很快就要做出根本性的修正了。
 DNA的吸引力
每一种有机生命体中都存在着DNA,这种分子作为一种超级计算机装置的吸引力在于其已经得到证实的存储大量信息的能力——事实上复制生命所需的全部指令都存储在DNA中。尽管这种化学物质不会在短期内取代个人计算机,但是科学家组成的两个研究小组上个月已经向人们演示了这些满载信息的分子也许可以通过怎样的方式,在未来的计算机中执行计算任务。
今年1月,威斯康星大学的科学家在《自然》杂志上发表研究报告指出,他们已经发现了一种利用附着在镀金物体表面的DNA分子链完成简单计算的方法。以前科学家在进行DNA计算实验的时候总是让DNA分子自由地漂浮在试管中,但是威斯康星大学研究小组的负责人、化学家劳埃德·史密斯希望他的方法可以让计算所需的化学湿选步骤自动进行。史密斯在谈到自己的实验时指出:“这是按比例放大DNA的运算能力以解决更大问题的途径。”
国际象棋和化学
普林斯顿大学生物学家劳拉·兰德韦伯领导的另一个研究小组报告了一种利用核糖核酸(RNA,DNA的一种化学同类物)完成类似计算的方法。为了证明他们的技术确实行得通,兰德韦伯的研究小组利用RNA分子对解决一个经过简化的传统象棋难题(被称为“马问题”)的方案进行了计算。计算机必须决定棋手可以将“马”放在棋盘的哪些位置上才能使这些“马”无法相互攻击。科学家让每一条RNA分子链代表一种可能出现的“马”在棋盘上的布局。然后,他们在试管中完成了一系列的实验步骤——用化学药品排除那些代表错误答案的RNA分子链,随后他们又对剩下的RNA分子链进行分析,看看它们是否全都与正确的答案相对应。假定“正确”的分子链中有近98%确实与正确的棋子布局相对应——这一成功率对于一项初步实验来说高得有些令人吃惊。
目前,利用个人计算机进行此类运算仍然比使用生物计算机快得多。但是,硅芯片计算机之所以会具有不可思议的运算能力,只不过是因为它能够以电流的速度一个一个地检验所有可能解决问题的方案。因为DNA拥有存储信息的能力——几克DNA也许就可以存储这个世界上已知的所有信息——所以一些科学家认为这种生化物质最终将会成为效率最高的存储和处理信息的媒介。但是与传统计算机相比,DNA计算机真正的优势在于它可以同时对整个分子库里的所有分子(或答案)进行处理,而不必按照次序一个一个地分析所有可能的答案。
硅材料不会退出舞台
尽管兰德韦伯对这种技术将来可以达到100%准确率的能力持乐观态度,但是她与其他研究人员很快就指出,与传统运算方法相比,他们研究的课题还处于刚刚起步的阶段,而且对于许多应用领域来说,硅材料制成的微芯片总是会略胜一筹。生物分子运算研究协会会长、杜克大学计算机科学家约翰·赖夫指出:“硅运算技术不会退出历史舞台,硅运算技术的应用也一样。”
生物计算机研究领域里的大多数研究人员都认为,他们真正需要的是一个特别适合DNA运算技术解决问题方式的“非常能够说明问题”的应用领域。此类现实世界中的问题可能会涉及大量军事信息的加密,或者关系到硅运算技术和DNA运算技术在某种程度上的结合。
硅元素与计算机的关系如此密切,以至于大多数人可能更容易将它与加利福尼亚的高技术谷而不是元素周期表联系起来。但是随着高速运算超越芯片和机器的局限,将试管、承物玻璃片、溶液甚至脱氧核糖核酸(DNA)等生物化学和遗传学工具包括在内,这种想法可能很快就要做出根本性的修正了。
 DNA的吸引力
每一种有机生命体中都存在着DNA,这种分子作为一种超级计算机装置的吸引力在于其已经得到证实的存储大量信息的能力——事实上复制生命所需的全部指令都存储在DNA中。尽管这种化学物质不会在短期内取代个人计算机,但是科学家组成的两个研究小组上个月已经向人们演示了这些满载信息的分子也许可以通过怎样的方式,在未来的计算机中执行计算任务。
今年1月,威斯康星大学的科学家在《自然》杂志上发表研究报告指出,他们已经发现了一种利用附着在镀金物体表面的DNA分子链完成简单计算的方法。以前科学家在进行DNA计算实验的时候总是让DNA分子自由地漂浮在试管中,但是威斯康星大学研究小组的负责人、化学家劳埃德·史密斯希望他的方法可以让计算所需的化学湿选步骤自动进行。史密斯在谈到自己的实验时指出:“这是按比例放大DNA的运算能力以解决更大问题的途径。”
国际象棋和化学
普林斯顿大学生物学家劳拉·兰德韦伯领导的另一个研究小组报告了一种利用核糖核酸(RNA,DNA的一种化学同类物)完成类似计算的方法。为了证明他们的技术确实行得通,兰德韦伯的研究小组利用RNA分子对解决一个经过简化的传统象棋难题(被称为“马问题”)的方案进行了计算。计算机必须决定棋手可以将“马”放在棋盘的哪些位置上才能使这些“马”无法相互攻击。科学家让每一条RNA分子链代表一种可能出现的“马”在棋盘上的布局。然后,他们在试管中完成了一系列的实验步骤——用化学药品排除那些代表错误答案的RNA分子链,随后他们又对剩下的RNA分子链进行分析,看看它们是否全都与正确的答案相对应。假定“正确”的分子链中有近98%确实与正确的棋子布局相对应——这一成功率对于一项初步实验来说高得有些令人吃惊。
目前,利用个人计算机进行此类运算仍然比使用生物计算机快得多。但是,硅芯片计算机之所以会具有不可思议的运算能力,只不过是因为它能够以电流的速度一个一个地检验所有可能解决问题的方案。因为DNA拥有存储信息的能力——几克DNA也许就可以存储这个世界上已知的所有信息——所以一些科学家认为这种生化物质最终将会成为效率最高的存储和处理信息的媒介。但是与传统计算机相比,DNA计算机真正的优势在于它可以同时对整个分子库里的所有分子(或答案)进行处理,而不必按照次序一个一个地分析所有可能的答案。
硅材料不会退出舞台
尽管兰德韦伯对这种技术将来可以达到100%准确率的能力持乐观态度,但是她与其他研究人员很快就指出,与传统运算方法相比,他们研究的课题还处于刚刚起步的阶段,而且对于许多应用领域来说,硅材料制成的微芯片总是会略胜一筹。生物分子运算研究协会会长、杜克大学计算机科学家约翰·赖夫指出:“硅运算技术不会退出历史舞台,硅运算技术的应用也一样。”
生物计算机研究领域里的大多数研究人员都认为,他们真正需要的是一个特别适合DNA运算技术解决问题方式的“非常能够说明问题”的应用领域。此类现实世界中的问题可能会涉及大量军事信息的加密,或者关系到硅运算技术和DNA运算技术在某种程度上的结合。
美厂商就数字电视接收器标准达成协议
【美联社华盛顿2月23日电】根据电视制造商与电缆业主今天宣布的一项协议,美国的消费者不久就能够买到与电缆系统配套的数字电视接收器。
这项协议消除了规定数字电视机必须与数字电缆盒相连的技术标准问题引起的分歧。它还清除了放慢消费者迎接新技术的速度的障碍。
电缆工业希望消费者在18个月之内能够买到已配好有线的数字电视,以便让他们能够看到画面和声音清晰无比的有线节目。大约2/3的美国人通过电缆接收电视信号。
数字电视让电视台能够把更多的图像和数据输入现有的频道空间,提供更清晰的画面、更多的频道、更多的股票行情以及其它数据。
联邦电信委员会主席比尔·肯纳德今天对工业界就把数字接收器与电缆直接相连问题达成协议大加赞扬。
肯纳德说:“有关数字电视技术标准的协议将大大推动数字电视革命。”
肯纳德说,其它两个问题仍需要得到解决。
——给电视机贴上标签,这样消费者就知道他们的数字电视机是否与其它数字设备如数字录像机相接。
——复制保护技术,以防止有线节目被非法拦截或者复制,同时仍让消费者能够翻录自己使用的节目。
这项协议消除了规定数字电视机必须与数字电缆盒相连的技术标准问题引起的分歧。它还清除了放慢消费者迎接新技术的速度的障碍。
电缆工业希望消费者在18个月之内能够买到已配好有线的数字电视,以便让他们能够看到画面和声音清晰无比的有线节目。大约2/3的美国人通过电缆接收电视信号。
数字电视让电视台能够把更多的图像和数据输入现有的频道空间,提供更清晰的画面、更多的频道、更多的股票行情以及其它数据。
联邦电信委员会主席比尔·肯纳德今天对工业界就把数字接收器与电缆直接相连问题达成协议大加赞扬。
肯纳德说:“有关数字电视技术标准的协议将大大推动数字电视革命。”
肯纳德说,其它两个问题仍需要得到解决。
——给电视机贴上标签,这样消费者就知道他们的数字电视机是否与其它数字设备如数字录像机相接。
——复制保护技术,以防止有线节目被非法拦截或者复制,同时仍让消费者能够翻录自己使用的节目。
美黑客受到官方控制
【美联社波士顿2月24日电】联邦检察官说,在一次全国性的黑客袭击事件中,一名大学生进入军方和政府的计算机,控制了美国航天局的一个系统并中断了一个因特网服务提供者的服务。
东北大学计算机学院28岁的学生伊肯纳·伊菲因这3种行为受到指控,如果被判有罪,他可能被判10年以下徒刑外加罚款25万美元。
美国检察官在昨天的讲话中说:“被告非法进入(计算机系统)……造成重大经济损失,用其它图案替换网页,登载个人信息,在航天局一案中,实际上控制了系统的运转。”检察官们说,不允许破坏国家的防务,不得乱动卫星控制系统,不允许不适当地使用私人信息。
东北大学计算机学院28岁的学生伊肯纳·伊菲因这3种行为受到指控,如果被判有罪,他可能被判10年以下徒刑外加罚款25万美元。
美国检察官在昨天的讲话中说:“被告非法进入(计算机系统)……造成重大经济损失,用其它图案替换网页,登载个人信息,在航天局一案中,实际上控制了系统的运转。”检察官们说,不允许破坏国家的防务,不得乱动卫星控制系统,不允许不适当地使用私人信息。
信息窗
红翼鸫可能传播莱姆病 法新社2月16日报道,瑞典研究人员发现,红翼鸫可能携带莱姆病菌,并通过身上的虱蝇把病菌传播出去。这类候鸟的迁徙更便于莱姆病的长期蔓延。目前,美国大部分地区已发现了莱姆病。这种令人关节和肌肉痛苦不堪的疾病最初是1975年在康涅狄格州的旧莱姆发现的。
英国每年5000名病人因治疗感染而死亡 英国《泰晤士报》2月17日报道,英国国家审计局的一项报告表明,英国每年有5000名病人因医生不洁净的手和医院卫生条件差而感染致死,还有10万名住院病人因不必要的感染而病情更加严重。报告称,这种感染致死的罪魁祸首是医生检查每个病人后不按常规清洗双手。
英国每年5000名病人因治疗感染而死亡 英国《泰晤士报》2月17日报道,英国国家审计局的一项报告表明,英国每年有5000名病人因医生不洁净的手和医院卫生条件差而感染致死,还有10万名住院病人因不必要的感染而病情更加严重。报告称,这种感染致死的罪魁祸首是医生检查每个病人后不按常规清洗双手。
病牛病遇上新克星
【路透社华盛顿2月24日电】美国政府研究人员今天说,一类新的化合物也许可以用来治疗乃至预防“疯牛病”及相关疾病。
国家变应性疾病和传染病研究所的一个研究小组说,他们已经发现一类可延缓老鼠形成这种疾病的新型化合物。
由于这些疾病是由一种被称作朊病毒的脑蛋白发生变异引起的,因此它们又称朊病毒疾病。这些疾病包括牛海绵状脑病(疯牛病)、克—雅氏病和羊瘙痒症等。
在这些疾病中,朊病毒是以异常方式折叠的。
国家变应性疾病和传染病研究所落基山实验室的叙泽特·普廖拉及其同事对称作“环四吡咯”(cyclic tetrapyrrole)的化合物进行了研究。该药物目前用于治疗癌症。
他们在试管中发现,该药物能抑制使好朊病毒变坏的异常折叠过程。下一步他们将在活动物体内对此进行测试。
他们给老鼠注射大剂量羊瘙痒症病毒,然后在羊瘙痒症的80天潜伏期内,让老鼠服下三种环四吡咯中的一种。
普廖拉及其同事在《科学》杂志上撰文指出,这些老鼠的存活时间比未经治疗的老鼠长50%到300%。多种剂量的环四吡咯的预防效果比一种剂量更佳。
国家变应性疾病和传染病研究所的一个研究小组说,他们已经发现一类可延缓老鼠形成这种疾病的新型化合物。
由于这些疾病是由一种被称作朊病毒的脑蛋白发生变异引起的,因此它们又称朊病毒疾病。这些疾病包括牛海绵状脑病(疯牛病)、克—雅氏病和羊瘙痒症等。
在这些疾病中,朊病毒是以异常方式折叠的。
国家变应性疾病和传染病研究所落基山实验室的叙泽特·普廖拉及其同事对称作“环四吡咯”(cyclic tetrapyrrole)的化合物进行了研究。该药物目前用于治疗癌症。
他们在试管中发现,该药物能抑制使好朊病毒变坏的异常折叠过程。下一步他们将在活动物体内对此进行测试。
他们给老鼠注射大剂量羊瘙痒症病毒,然后在羊瘙痒症的80天潜伏期内,让老鼠服下三种环四吡咯中的一种。
普廖拉及其同事在《科学》杂志上撰文指出,这些老鼠的存活时间比未经治疗的老鼠长50%到300%。多种剂量的环四吡咯的预防效果比一种剂量更佳。
科学家认为全球变暖加速
【美联社华盛顿2月23日电】研究人员称,最近一系列创记录的高温可能预示着全球变暖的速度正在加快。
国家气候数据中心的科学家们在一篇论文中指出,从1997年5月至1998年9月的连续16个月中,每月的平均温度都打破了以往该月全球平均温度的最高记录。这篇论文将刊登在3月1日出版的《地球物理通讯》月刊上。
托马斯·卡尔领导的这个研究小组经过计算得出,这次连续创记录高温只是一种罕见现象的几率仅有5%。
这些科学家指出,这一现象更有可能标志着全球变暖的速度加快了。
研究人员完成这项研究之后又分析了1999年的数据。他们发现,1999年是有记载以来的第五大高温年份,而人们曾预计由于拉尼娜现象,即太平洋中部海域的海水变冷,1999年的温度会比较低。
 2月22日,国会下属的调查机构总审计局公布了一份报告,暗示喷气式飞机排出的废气是导致全球变暖的一个因素。
在20世纪中,温度是升高了,尽管其速度并不像一些人担心的那么快。由于通过仪器收集的温度数据只涵盖了最近100年左右的时间,因此难以进行长期比较。
位于北卡罗来纳州阿什维尔的气候数据中心隶属于国家海洋和大气管理局。该中心的研究人员对安放在陆地和卫星上的设备所测量的数据进行了分析。
研究人员得出结论认为,自1976年以来,全球变暖的速度要高于19世纪末、20世纪初的平均速度。卡尔和他的同事说,在过去25年中,温度升高的速度相当于每100年增加4至5华氏度。
联合国的政府间气候变化问题研究小组曾预计,21世纪温度将升高2至6华氏度。
国家气候数据中心的科学家们在一篇论文中指出,从1997年5月至1998年9月的连续16个月中,每月的平均温度都打破了以往该月全球平均温度的最高记录。这篇论文将刊登在3月1日出版的《地球物理通讯》月刊上。
托马斯·卡尔领导的这个研究小组经过计算得出,这次连续创记录高温只是一种罕见现象的几率仅有5%。
这些科学家指出,这一现象更有可能标志着全球变暖的速度加快了。
研究人员完成这项研究之后又分析了1999年的数据。他们发现,1999年是有记载以来的第五大高温年份,而人们曾预计由于拉尼娜现象,即太平洋中部海域的海水变冷,1999年的温度会比较低。
 2月22日,国会下属的调查机构总审计局公布了一份报告,暗示喷气式飞机排出的废气是导致全球变暖的一个因素。
在20世纪中,温度是升高了,尽管其速度并不像一些人担心的那么快。由于通过仪器收集的温度数据只涵盖了最近100年左右的时间,因此难以进行长期比较。
位于北卡罗来纳州阿什维尔的气候数据中心隶属于国家海洋和大气管理局。该中心的研究人员对安放在陆地和卫星上的设备所测量的数据进行了分析。
研究人员得出结论认为,自1976年以来,全球变暖的速度要高于19世纪末、20世纪初的平均速度。卡尔和他的同事说,在过去25年中,温度升高的速度相当于每100年增加4至5华氏度。
联合国的政府间气候变化问题研究小组曾预计,21世纪温度将升高2至6华氏度。