生物理論

蕨類植物是植物中主要的一類,是高等植物中比較低級的一門,也是最原始的維管植物。大都為草本,少數為木本。蕨類植物孢子體發達,有根、莖、葉之分,不具花,以孢子繁殖,世代交替明顯,無性世代占優勢。通常可分為水韭、松葉蕨、石松、木賊和真蕨五綱,大多分布於長江以南各省區。

基本介紹

  • 中文學名:蕨類植物
  • 別稱:維管植物
  • 二名法:維管植物
  • :植物界
  • :草本
  • 亞科:木本
1.人類有一門學科叫仿生學,即通過對自然界生物特性的研究與模仿,來達到為人類社會更好地服務的目的。典型的例子如,通過研究蜻蜒的飛行製造出了直升機;對青蛙眼睛的表面“視而不見”,實際“明察秋毫”的認識,研製出了電子蛙眼;對蒼蠅飛行的研究,仿製出一種新型導航儀——振動陀螺儀,它能使飛機和火箭自動停止危險的“跟頭”飛行,當飛機強烈傾斜時,能自動得以平衡,使飛機在最複雜的急轉彎時也萬無一失;對蝙蝠沒有視力,靠發出超音波來定向飛行的特性研究,製造出了雷達、超音波定向儀等;對“變色龍”的研究,產生了隱身科學和保護色的套用……
2.仿生學同樣可套用到計算機領域中。
3. 科學家通過對生物組織體研究,發現組織體是由無數的細胞組成,細胞由水、鹽、蛋白質和核酸等有機物組成,而有些有機物中的蛋白質分子像開關一樣,具有“開”與“關”的功能。因此,人類可以利用遺傳工程技術,仿製出這種蛋白質分子,用來作為元件製成計算機。科學家把這種計算機叫做生物計算機。  生物計算機有很多優點,主要表現在以下幾個方面:
4.首先,它體積小,功效高。在一平方毫米的面積上,可容納幾億個電路,比目前的積體電路小得多,用它製成的計算機,已經不像現在計算機的形狀了,可以隱藏在桌角、牆壁或地板等地方。
5.其次,當我們在運動中,不小心碰傷了身體,有的上點兒藥,有的年輕人甚至藥都不上,過幾天,傷口就癒合了。這是因為人體具有自我修復功能。同樣,生物計算機也有這種功能,當它的內部晶片出現故障時,不需要人工修理,能自我修復,所以,生物計算機具有永久性和很高的可靠性。
6.再者,生物計算機的元件是由有機分子組成的生物化學元件,它們是利用化學反應工作的,所以,只需要很少的能量就可以工作了,因此,不會像電子計算機那樣,工作一段時間後,機體會發熱,而它的電路間也沒有信號干擾。
7.1983年,美國公布了研製生物計算機的構想之後,立即激起了已開發國家的研製熱潮。當前,美國、日本、德國和俄羅斯的科學家正在積極開展生物晶片的開發研究。從1984年開始,日本每年用於研製生物計算機的科研投資為86億日元。
目前,生物晶片仍處於研製階段,但在生物元件,特別是在生物感測器的研製方面已取得不少實際成果。這將會促使計算機、電子工程和生物工程這三個學科的專家通力合作,加快研究開發生物晶片。
生物計算機一旦研製成功,可能會在計算機領域內引起一場劃時代的革命。
生物計算機是以生物界處理問題的方式為模型的計算機。目前主要有:生物分子或超分子晶片、自動機模型、仿生算法、生物化學反應算法等幾種類型。
計算機工業在近幾十年內飛速發展,其速度令人瞠目。然而目前電晶體的密度已近當前所用技術的理論極限,電晶體計算機能否繼續發展下去?所以,人們在不斷尋找新的計算機結構。另一方面,人們在研究人工智慧的同時,借鑑生物界的各種處理問題的方式,即所謂生物算法,提出了一些生物計算機的模型,部分模型已經解決了一些經典計算機難以解決的問題。  生物計算機目前主要有以下幾類:
1. 生物分子或超分子晶片:立足於傳統計算機模式,從尋找高效、體微的電子信息載體及信息傳遞體入手,目前已對生物體內的小分子、大分子、超分子生物晶片的結構與功能做了大量的研究與開發。“生物化學電路” 即屬於此。
2. 自動機模型:以自動理論為基礎,致力與尋找新的計算機模式,特別是特殊用途的非數值計算機模式。目前研究的熱點集中在基本生物現象的類比,如神經網路、免疫網路、細胞自動機等。不同自動機的區別主要是網路內部連線的差異,其基本特徵是集體計算,又稱團隊精神,在非數值計算、模擬、識別方面有極大的潛力。
3. 仿生算法:以生物智慧型為基礎,用仿生的觀念致力於尋找新的算法模式,雖然類似於自動機思想,但立足點在算法上,不追求硬體上的變化。
4. 生物化學反應算法:立足於可控的生物化學反應或反應系統,利用小容積內同類分子高拷貝數的優勢,追求運算的高度並行化,從而提供運算的效率。DNA計算機屬於此類。
5. 細胞計算機:採用系統遺傳學(system genetics)原理、合成生物技術,人工設計與合成基因、基因鏈、信號傳導網路等,對細胞進行系統生物工程(system bio-engineering)改造與重編程式,可以做複雜的計算與信息處理,細胞計算機又稱為濕計算機(wet computer),目前的計算機是乾計算機(dry computer)。中科院曾邦哲(曾傑)1999年提出把遺傳信息系統看作基因組智慧型(genomic intelligence)可以人工編程,重新設計細胞內複雜生物分子相互作用網路,從而使細胞成為人工生命系統(artificial biosystem),2002年在德國提出分子模組、細胞器、基因群設計細胞並設計細胞信號通訊的生物計算機模型,從而拓展了多元細胞計算機與層次的概

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