【分子電腦 🤔】愛爾蘭梅努斯大學（Maynooth University）研究團隊日前取得重大運算技術突破，成功研發出全球首創的「支架式 DNA 電腦」（Scaffolded DNA Computer，簡稱 SDC）。這套新型分子運算系統完全不依賴電力驅動，僅憑 DNA 分子的自組裝與化學反應，即可執行複雜的數學運算，並已成功完成多達 100-bit 的高難度計算任務。相關研究成果已於國際頂尖科學期刊《自然》（Nature）正式刊登。

 

究竟什麼是「分子電腦」？該團隊指出，傳統矽晶片電腦依靠微型電晶體切換高低電壓，從而轉換為二進制的「0」與「1」進行資訊處理；而分子電腦則徹底顛覆了運算邏輯，透過基因鹼基對（A、T、C、G）之間的結合與解離來處理數據。

 

在設計過程中，研究團隊採用了「DNA 摺紙技術」（DNA Origami）。研究人員先運用專用軟體繪製出一條長鏈主要 DNA，以及數百條客製化合成的短鏈「釘合」（Staple）DNA 鏈。隨後，研究人員將這些編寫好的 DNA 序列置入含有水滴與鹽分的試管中，經加熱再冷卻的熱循環程序後，分子鏈便會依照物理法則自組裝成高度規律的微觀運算網格，並以主要長鏈作為整體架構的支撐骨架。

 

該系統的運作方式是直接將演算法編寫進 DNA 序列中。當試管受熱時，熱能會觸發化學重組反應，使 DNA 鏈開始移動並重新排列；隨著分子自發性地朝向最穩定的物理結構狀態遷移，預先設計的演算法便在分子運動中被同步解析，最終成型的分子結構即為該數學題目的運算解答。

 

在實際測試中，研究團隊成功運行了 10 種不同的分子程式，系統順利執行了加法、減法、乘法以及除法等四則運算，更順暢完成了 100-bit 的高複雜度運算。研究指出，由於整體運算機制直接受限於自然物理與化學定律，分子在反應過程中具備極高的準確度，幾乎完全免除了傳統運算對軟體除錯與校正機制的依賴。

 

更關鍵的是，運算核心的推動完全由化學反應完成，核心運算環節達到「零耗電」。研究團隊強調，此架構為高密度長期數據儲存、超低功耗綠色運算開闢了全新路徑，未來更具備將分子運算系統植入生物細胞內的潛力，有望在活體疾病檢測與生物醫療診斷領域展現重要價值。

 

 

 

資料來源:

 

• A thermodynamically favoured molecular computer