DNA計算
DNA計算
DNA計算是利用DNA雙螺旋結構和鹼基互補配對規律進行信息編碼，將要運算的對象映射成DNA分子鏈，通過生物酶的作用，生成各種數據池，再按照一定的規則將原始問題的數據運算高度并行地映射成DNA 分子鏈的可控的生化反應過程。最後，利用分子生物技術（如聚合鏈反應PCR、超聲波降解、親和層析、克隆、誘變、分子純化、電泳、磁珠分離等），檢測所需要的運算結果。
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從數學上講，單鏈DNA可看作由符號A、C、G、T組成的串，同電子計算機中編碼0和1一樣，可表示成4 字母的集合來解碼信息。特定的酶可充當“軟體”來完成所需的各種信息處理工作。不同的酶用於不同的運算元，如限制內核酸酶可作為分離運算元，DNA結合酶可作為綁結運算元，DNA聚合酶可作為復
制運算元，外核酸酶可作為刪除運算元等。這樣，通過對DNA雙螺旋進行豐富的、精確可控的化學反應以完成各種不同的運算過程，就可研製成一種以DNA為晶元的新型計算機。已被證明DNA計算至少在理論上是通用的，可以解決圖靈機所能解決的所有問題。
本質上，DNA計算可以分為3類：分子內、分子間和超分子DNA計算。Takahashi致力於分子內DNA計算，藉助於分子內的形態轉移操作，用單DNA分子構建可編程的狀態機。分子間DNA計算集中在不同DNA分子間的雜交反應，使其作為計算中的一個基本步驟，像Adleman的實驗。而超分子DNA計算是利用不同序列的原始DNA分子的自裝配過程進行的計算。目前，超分子DNA計算的創新及應用進入了一個新的台階。
DNA計算機的研製無疑要經歷3個階段：首先是試管階段，驗證DNA計算原理的可行性；其次是表面階段，這也是一個過渡性階段，要克服試管中DNA分子的易丟失和操作難的缺點；最後是晶元階段，只有晶元化后，DNA計算機才能走向實用。這3個階段也就是DNA計算的3種實現方式。
經過10多年的發展已有多種DNA計算模型被提出，如剪接模型、粘貼模型、等同檢測模型、插入/刪除系統、最小計算模型等，這些模型都被證明和圖靈機是等價的，也就是具有計算完備性。
目前，DNA計算的大量研究還停留在紙面上，很多設想和方案都是理想化的，還沒有條件付諸實驗，如何實現DNA計算並製造DNA計算機，還存在許多技術障礙。對於DNA計算構造的現實性及計算潛力、DNA計算中錯誤的減地、有效的通用演演算法以及人機交互等問題都需要進行進一步的研究。尤其是DNA計算中存在的誤碼，這種誤碼是依概率隨機產生的，並能被逐級放大。誤碼率直接影響DNA的計算精度，目前還不能有效克服這一問題。也許DNA計算機僅起一個運算器的作用，即便如此，這種DNA計算與傳統計算機互補所獲得的計算機也將產生不可估量的影響。