两大高新技术的交汇

这里所说的两大高新技术的交汇，是指神经网络计算机和生物芯片的结合。曾有人使用一台有翻译功能的电脑，将一句话从英语译成俄语，再回过来译成英语。原句是“心有余而力不足”，想不到，一个来回后面目全非，成了“伏特加酒很凶，但肉已发臭”。这是真实的，不是笑话。它说明，电脑尽管有惊人的运算速度和存贮信息的能力，却仍然不及人脑聪明。由 140亿个神经细胞组成的人脑，在学习、联想、整体判别、优化控制等方面，是电脑望尘莫及的。
     80年代以来，许多电脑专家转而致力于研究人脑的结构和功能，期望用最尖端的材料和电子线路来模仿人脑的功能，包括神经细胞的兴奋和抑制，神经网络的联通和整合，大脑的思维、判别和反射等等。在此基础上，就可能制造出新一代计算机——神经网络计算机。和过去的所有计算机不一样，神经网络计算机有学习能力，会积累经验，增长知识，在记忆、联想、模糊识别等方面逼近或超过了人脑。它被称为第六代计算机。1992年，日本的一家公司宣布研制出一部“通用神经网络计算机”。这部计算机模仿人脑神经细胞传递信息的方式，使用32个有学习能力的大规模集成电路，不用软件，不需要解读软件命令的线路。它的处理速度奇快，人脑要1个多小时读完的文字，它在千分之几秒内就能读完。在当代的高新技术中，计算机技术和生物技术是两大主力。神经网络计算机可说是这两大技术融汇的产物，但它是宏观方面的产品。
    在微观方面，生物技术也同样为计算机技术作出了巨大的贡献，那就是近年来各发达国家都在加紧研制的生物芯片。作为计算机核心元件的芯片，至今仍是以半导体为材料的。但半导体芯片的发展已快要达到理论上的极限。它面临的困境是半导体的集成密度受到限制。一片硅片上最多只能排列几千万个晶体管元器件，否则就会有发热、漏电等问题。这样，芯片的存储容量就有限了，而芯片容量的限制直接会影响到计算机处理信息的速度。所以，要使计算机技术再次取得新的突破，必然的趋势是用新一代的芯片——生物芯片来取代半导体芯片。生物芯片的主体是生物大分子。蛋白质、核酸等生物大分子都具有像半导体那样的光电转换功能和开关功能。但目前为各国科学家看好的是蛋白质分子。蛋白质分子具有低阻抗、低能耗的性质，不存在散热问题。它的三维立体排列使它具有较大的存储容量。使用蛋白质芯片的计算机，处理信息的速度可望提高几个数量级。
     另外，蛋白质分子还有自行组装和再生的能力，为计算机全面模仿人脑、实现高智能化提供了可能。选择哪种蛋白质分子来担当这一重任呢？这可是各国科学家在努力攻关的核心问题。一种嗜盐菌的紫膜中的蛋白质分子（代号叫bR）看来是选作生物芯片的理想材料，因为它来源广泛，具备作为光电转换和开关元件的优良性能。而紫膜是目前唯一的结晶状生物膜，稳定性很好。我国科学家在紫膜蛋白质分子的研究中也有不少建树，有可能为生物芯片的问世作出自己的贡献。制作生物芯片除了直接选用天然蛋白质分子之外，一种更为奇妙的手段是制造人工蛋白质分子。这有两种途径。一种是通过DNA重组，使某种微生物“分泌”出合乎要求的蛋白质分子；另一种是直接用蛋白质的基本材料氨基酸来进行组装。人工蛋白质分子是根据理想的蓝图来进行构筑的，性能当然比天然蛋白质分子优异，但同时也存在着更多的困难，目前尚处于实验研制阶段，离实际应用还有不小的距离。