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韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院工程生物學(xué)研究院科學(xué)家研制出一種基于DNA的分子計(jì)算機(jī)，其核心元件尺度遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，達(dá)到2納米以下，且首次在同一分子系統(tǒng)內(nèi)整合了信息存儲(chǔ)與運(yùn)算功能。這一突破為未來(lái)生物醫(yī)學(xué)計(jì)算，尤其是精準(zhǔn)疾病診斷奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

當(dāng)前，硅基半導(dǎo)體工藝正逼近2納米物理極限，探尋超越傳統(tǒng)芯片的替代方案已成學(xué)界共識(shí)。DNA憑借其獨(dú)特的生物特性脫穎而出，成為下一代計(jì)算載體的熱門候選。

DNA的互補(bǔ)堿基配對(duì)原則，使其能被精準(zhǔn)編程以響應(yīng)特定信號(hào)；而相鄰堿基間僅0.34納米的間距，更賦予其海量信息存儲(chǔ)的天然優(yōu)勢(shì)。然而，傳統(tǒng)DNA電路多屬“一次性”反應(yīng)：信號(hào)觸發(fā)后分子即被消耗，難以支撐連續(xù)、復(fù)雜的運(yùn)算任務(wù)。

為突破這一瓶頸，團(tuán)隊(duì)巧妙設(shè)計(jì)了新型DNA分子。它們能在輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下改變空間構(gòu)象，并長(zhǎng)久“鎖定”該狀態(tài)。由此形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)不僅直接編碼信息，更能用于存儲(chǔ)參與后續(xù)運(yùn)算。

換言之，團(tuán)隊(duì)打造出一套自保持（免復(fù)位）分子電路，無(wú)需外部干預(yù)即可實(shí)時(shí)處理信息，并能將歷史運(yùn)算結(jié)果持久留存，真正實(shí)現(xiàn)了分子層面的“讀寫存儲(chǔ)”。

此項(xiàng)研究的重要意義在于，它在DNA分子尺度上復(fù)現(xiàn)了晶體管的核心邏輯功能。這不僅為可編程分子系統(tǒng)奠定了基石，更讓DNA超越了單純的化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)，躍升為具備自主信息處理與存儲(chǔ)能力的智能載體。

這項(xiàng)成果大幅提升了DNA分子計(jì)算機(jī)的實(shí)用化前景，為生物計(jì)算與疾病診斷等醫(yī)學(xué)應(yīng)用打開了一扇充滿前景的大門。