简述
生物电脑的由来
人们惊叹于钱锺书先生超凡的记忆力。据说有人从图书馆随便翻出什麽古典文集来，钱锺书都能準确无误地复述其内容。20世纪的人，只能为之兴叹，称之为天才;但是，生活在21世纪的人们就有可能与钱锺书在记忆力上一试高低。这种可能性来自即将成为21世纪人类生活新伙伴的生物电脑。 中国科学院电脑研究所的专家胡伟武告诉记者，目前以积体电路为基础的传统电脑已经快要发展到极限。按照目前的速度，电脑发展遵循的"摩尔定律"(每18个月晶片速度翻一番，价格降低一半)将在2007年失效。生物技术与电脑技术联姻的生物电脑成为电脑发展的一个新的突破口。 生物电脑就是利用生物分子代替硅，实现更大规模的高度集成。
生物电脑的特点
生物电脑的另一个显着特点就是存储量极大。单个的细菌细胞，大小只有1微米见方，与一个硅电晶体的尺寸差不多，但是却能成为容纳超过1M位元组的 DNA存储器。生物晶片快捷而準确，可以直接接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，它以从人体细胞吸收营养的方式来补充能量。
生物电脑将能用来改善和增强人的记忆力。英国电信研究所所长科克伦甚至感慨道:"想想拥有一个真正快速处理资料和记忆的大脑吧，它不会曲解，不会老化。我们将不会忘掉任何东西，也可以加工一切信息……"
生物电脑的发展趋势
生物电脑最终会促使电脑与人脑的融合。目前最新一代实验电脑正在模拟人类的大脑。英国剑桥大学研究发现了"生物电路"，一些蛋白质的主要功能不是构成生物的某些结构，而是用于传输和处理信息。人们正努力寻找神经原与硅晶片之间的相似处，研製基于神经网路的电脑。尽管目前研製出来的最先进的神经网路拥有的智力还非常有限，但大多数科学家认为，仿生电脑是未来发展之路。国外有科学家预言，到2020年，运算速度更快的生物将取代硅晶片。
生物电脑能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以成为人们生活中最好的伙伴，担任各种工作，如可套用于通讯设备、卫星导航、工业控製领域，发挥它重要的作用。美国贝尔实验室生物电脑部的物理学家们正在研製由晶片构成的人造耳朵和人造视网膜，这项技术的成功有望使聋盲人康复。
生物电脑的成熟套用还需要一段时间，但是目前科学家已研製出生物电脑的主要部件---生物晶片。美国明尼苏达州立大学已经研製成世界上第一个"分子电路"，由"分子导线"组成的显微电路只有目前电脑电路的千分之一。
定义
定义1
电脑的性能是由元件与元件之间电流啓闭的开关速度来决定的。科学家发现，蛋白质有开关特徵，用蛋白质分子作元件製成的积体电路，称为生物晶片。使用生物晶片的电脑称为蛋白质电脑，或称为生物电脑。已经研製出利用蛋白质团来製造的开关装置有:合成蛋白晶片、遗传生成晶片、红血素晶片等。
用蛋白质製造的电脑晶片，在1平方毫米面积上可容纳数亿个电路。因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以存储容量可达到普通电脑的10亿倍。蛋白质构成的积体电路大小只相当于硅片积体电路的10万分之一，而且运转速度更快，只有10-11秒，大大超过人脑的思维速度;生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息速度也比人脑思维速度快100万倍。
生物晶片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有自我组织和自我修复的功能。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。把生物电脑植入人的脑内，可以使盲人复明，使人脑的记忆力成千上万倍地提高;若是植入血管中，则可以监视人体内的化学变化，使人的体质增强，使残疾人重新站立起来。
美国已研究出可以用于生物电脑的分子电路，它由有机物质的分子组成，只有现代电脑电路的千分之一大小。
定义2
在《高达》中，所谓生物电脑并非指"有生命的电脑"，而是"仿生电脑"。高达F91
装备使用的仿生神经回路就是一种典型的生物电脑。使用生物电脑的MS，可以更有效地感知
机师的脑波，以自动採取不同的作战程式，而NEWTYPE的能力也可以借助其得到进一步的发
挥。
发展方向
整体发展方向
人脑的演化是生物电脑的极致，它的超越性主要还在于它的解题与算则(algorithm)，软体与记忆模式设计以及硬体与软体两者不可分割的一体协调运作功能:从左脑意识领域对逻辑的分析与运算，从右脑潜意识领域对影像的处理与识别，从神经网路的自我组织所表现的对外界信息的过滤、认知与分析，从动态并行处理网路所表现的连想记忆与思考以及对知识、行为、环境适应等学习经验的整合与取舍，而最后将存入DNA中等等，莫不是造物主化费了四十亿年的无与伦比的杰作!以上种种也正是我们发展生物电脑所应该模仿与学习的。
就模仿人脑、学习人脑的过程而言，生物电脑的发展大致可以分成以下三个阶段(或型式):一﹑模仿人脑大部分硬体结构的电脑(狭义的生物电脑)，例如利用人工合成的组件，仿製人脑的一部分，包括模仿脑机能的电脑，採用脑的解题与算则的电脑，与由人工神经细胞及神经网组合的电脑;二﹑模仿人脑细微组织的电脑，例如利用生物晶片与生物体分子组件(包括生物体液体组件、蛋白质组件、生物感测组件、生物存储元件等)所组成的电脑;及三﹑人脑再製型的电脑，为生物电脑的终极目标，包括具有意识与情感的人工复製脑。以下就我们的观点，列举未来生物电脑发展的方向。
一﹑模仿生物体组件，开发新的分子或生物功能组件。
二﹑模仿生物体组织，开发并行的信息处理结构。
三﹑借用人脑的软体运算方式。
四﹑仿製能自我组织的软体。
五﹑学习人脑的记忆方式。
其次，在研究生物电脑所需的基础学科方面，除了生理学与解剖学以外，更应该着重分子生物学、新的脑功能的测定技术、脑的模型理论以及与认知科学相关的人工智慧等，尤其应该加强电脑、电子工程与分子生物三方面学者专家的通力合作。
传统电脑理论的极限
我们知道，要想提高电脑的工作速度和存储量，关键是实现更高的集成度。传统电脑的晶片是用半导体材料製成，尽管随着工艺的改进，积体电路的规模已越来越大，但在单位面积上容纳的元件数是有限的，即在1mm2的硅片上最多不能超过25万个。此外，散热、防漏电等因素製约着积体电路的规模。现在的半导体晶片的发展已将达到理论上的极限。于是，研製一种新晶片的课题就摆在各国专家面前。
生物电脑基因工程的产物
1995年，来自各国的200多位有关专家共同探讨了DNA电脑的可行性，认为DNA分子间在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学的反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入资料，反应后的基因代码可以作为运算结果。利用这一过程可以製成新型的生物电脑。
瑞士巴塞尔大学的汉斯-韦尔纳.芬克和克裏斯蒂安.舍嫩伯格在新近出版的英国《Nature》杂志上报道，他们发现DNA链的导电性可与半导体相媲美，如果能够给它装上"开关"对电流进行控製，就有可能用它製造极其微小的电器装置。
芬克说，一根DNA链的直径仅为20亿分之1米，没有任何金属线能加工到这麽细，因此DNA链在製造微小电子元件方面可能将具有独特的优势。美国明尼苏达州立大学已经研製成功世界上第一个"分子电路"，由"分子导线"组成的显微电路只有目前"无机"电脑电路的千分之一。
随着基因工程的高速发展，为蛋白质的工业化製造提供了技术上的保证，也促进生物电脑的主要部件--生物晶片(如基因晶片、合成蛋白晶片、血红素晶片、赖氨酸晶片等)的研究不断深入，人们将有能力按照设计的蓝图，随意製造出所需要的生物材料，并组装成生物电脑。
生物电脑拥有人工智慧
衡量电脑水準的主要指标是运算速度和存储量。据有关分析测算，如果生物电脑研製成功，其运算速度将是目前传统电脑根本无法比拟的，它几十小时的运算量就相当于目前全球所有电脑运算量的总和。生物电脑的存储量也将大得惊人。科学家採用有机的蛋白质分子构成的生物晶片代替由无机材料製作的硅晶片，其大小仅为现在所用的硅晶片的十万分之一，而集成度却极大地提高，如用血红素製成的生物晶片，1mm2能容纳10亿个"门"电路，其开关速度达到10-5Μs。此外生物晶片具备的低阻抗、低能耗的性质使他们摆脱了传统半导体元件散热的困扰，从而克服了长期以来积体电路製作工艺复杂、电路因故障发热熔化以及能量消耗大等弊端，给电脑的进一步发展开拓了广阔的前景。更令人惊异的是，生物电脑的元件密度比人的神经密度还要高100万倍，而且其传递信息的速度也比人脑进行思维的速度快100万倍。它既快捷，又準确，可以直接接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，它能以从人体细胞吸收营养的方式来补充能量，而不需要外界的任何其他能量。
生物电脑具有较高的人工智慧，它可以彻底实现现有电脑所无法真正实现的模糊推理功能和神经网路运算功能，能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以承担各种工作，可广泛套用于卫星导航、工业控製领域和国防军事领域，发挥它无比重要的作用。
不过，研究人员认为，由成千上万个原子组成的生物大分子结构非常复杂，很容易失活、变质和受损;加之，目前生物计算还存在一些运行上的障碍，如:大规模操作的困难、非特异性吸附及复製过程出现错误的容错能力较差等问题。因此，生物电脑的发展可能还需要经过一个较漫长的过程。
