模仿生物界圖靈機 分子計算機問世

David Leigh團隊近期在Nature發布新的研究，將科學家兩個「夢想」結合了起來。一是科學家長期研究的「分子計算機」，二是英國知名科學家圖靈想像的精確編碼自主機器。David Leigh相信分子版本的圖靈機器，可以協助人類一直以來都難以用其他工具做到的事情。

David Leigh的信念源自於他認為自然界中的圖靈機「核醣體」(ribosomes)已經證明了可能性。而一個類似核醣體的分子機器的運作方式，可以將指令編碼到一個分子上，而另一個分子將會進行譯碼。

David Leigh的研究證明了分子大小的機器可以在一個分子上對資料組（blocks of information）進行編碼，並設計另一個分子沿著它的長度滑動。前者就像磁帶，而後者像是磁頭一般。當磁頭沿著磁帶移動，每每掃瞄特定的資料組時，它會扭曲成可以預測的形狀，而科學家可以針對磁頭形狀變化來解讀磁帶上的訊息。

該研究團隊所設計的分子磁帶不是一般我們所孰悉的二進位(binary bit)。二進位可以是0或是1，但是這回的設計是每個訊息都是三進位編寫的，並取值-1、0或+1。當取值到 -1 時，它會以可預測的方式扭曲；當取值到+1的部分時，它會以相反的方式扭曲；而若為0時，則沒有扭曲。接著，若照射光線到正在運作的分子機器時，上述三種取值都會以特別的方式扭曲光線，而科學家能夠讀取光線和追蹤磁頭如何改變形狀。

不同形狀催生出不同的化學反應，但目前需要突破技術讓資料組移動速度更加快速。雖然分子機器設計方式非常複雜，但未來它可能製造出一流的材料。David Leigh想用這個方式來製造塑膠，聚苯乙烯、聚丙烯這類的塑膠都是擁有重複單元長鏈的聚合物，但若透過分子機是否會產生從未見過的強大材料呢?（編譯／施毓萱）

資料來源:WIRED

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