第二次世界大戰期間,美國軍方要求賓夕法尼亞大學莫奇來博士和他的學生愛克特設計以真空管取代繼電器的“電子化”電腦——“埃尼阿克(ENIAC)”,目的是用來計算炮彈彈道。
1946年2月14日,世界上第一台電腦“埃尼阿克”做成了。這部機器使用了18800個真空管,長十幾米,重達30噸。它的計算速度快,每秒可從事5000次的加法運算,運作了九年之久。非常費電,隻要“埃尼阿克”每次一開機,整個費城西區的電燈都要突然“暗”一下。
這台計算機的真空管的損耗率相當高,幾乎每15分鍾就可能燒掉一支真空管,操作人員須花15分鍾以上的時間才能找出壞掉的管子,使用上極不方便。曾有人調侃道:“隻要那部機器可以連續運轉五天,而沒有一隻真空管燒掉,發明人就要額手稱慶了”。
從第一台計算機誕生至今已過去50多年了,在這期間,計算機以驚人的速度發展著,首先是晶體管取代了電子管,繼而是微電子技術的發展,使得計算機處理器和存貯器上的元件越做越小,數量越來越多,計算機的運算速度和存貯容量迅速增加。
人們常用最具代表性的生產工具來代表一個曆史時期,人類文明的發展時代曆程:如石器時代,紅銅時代,青銅時代,鐵器時代,蒸汽時代、電氣時代、原子時代等。用這種思維模式來看,你會說,在近100年裏,人類逐漸從電氣時代走向了計算機時代。
計算機一直在不斷“進化”之中——這話毫不誇張。就在科技界爭辯著上網本與筆記本電腦優劣之際,合成生物學家正在將傳統電腦完全拋在身後,他們的想法是利用細菌製作計算機。
細菌計算機是美國科學家團隊利用經巧妙設計的細菌,製成了可解決複雜數學問題的細菌計算機,且速度遠快於任何以矽為基礎的計算機。
在《生物工程》雜誌上的研究證明,細菌計算機可用於解決如“漢彌爾頓路徑問題”這樣的複雜數學難題。想象想像一下,你想遊覽英國的十大城市,從倫敦(第一個城市)出發。最後目的地為布裏斯托爾(第十個城市)。“漢彌爾頓路徑問題”需要解決的就是要找出你可以選擇的最短路徑。
這個看似簡單的問題卻是出人意料地難以解決。可供選擇的路徑有350多萬條,常規的計算機必須一個一個嚐試來找出最短路徑。作為替代選擇,一台由數百萬細菌所製成的計算機可同時考慮每一條路徑。生物世界還有其他的優勢。隨著時間的流逝,細菌計算機實際上將隨著細菌繁殖而增強其計算能力。
除了證明了細菌計算的威力之外,該小組還為合成生物學領域做出了重要貢獻。就像電子電路是由一些晶體管、二極管及和其他元件組成,生物電路也同樣如此。