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Build DNA computers that solve problems with molecules! Learn how DNA stores data, performs computations, and solves complex mathematical problems. No biology experience needed - start computing with molecules in 3 minutes.

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这是什么?

🎯 模拟器提示

📚 术语表

DNA (Deoxyribonucleic Acid)
携带生命遗传指令的分子,由缠绕成双螺旋的两条核苷酸链(A、T、C、G)组成。
Nucleotide Base
DNA 的化学组成部分:腺嘌呤 (A)、胸腺嘧啶 (T)、胞嘧啶 (C) 和鸟嘌呤 (G)。 A 与 T 配对,C 与 G 配对。
Hybridization
两个互补的单链 DNA 分子结合在一起形成双螺旋的过程,这是 DNA 计算的基本操作。
Strand Displacement
一种反应,其中传入的 DNA 链取代双螺旋中现有的链,从而实现逻辑运算。
Toehold
一种短的单链 DNA 突出端,可启动链置换,充当分子“开关”或“触发器”。
Hamiltonian Path
穿过图的路径,仅访问每个顶点一次; DNA 计算解决的第一个问题(Adleman,1994)。
PCR (Polymerase Chain Reaction)
一种放大(制作数十亿份)特定 DNA 序列的技术,用于读出 DNA 计算结果。
Gel Electrophoresis
一种按大小分离 DNA 分子的实验室技术,用于验证 DNA 计算输出。
DNA Origami
一种使用短互补主链将长 DNA 链折叠成精确的 2D 和 3D 纳米结构的技术。
Boolean Logic
使用 TRUE/FALSE (1/0) 值和运算(AND、OR、NOT)的逻辑系统,构成数字计算的基础。
GC Content
DNA 序列中鸟嘌呤和胞嘧啶碱基的百分比;影响稳定性(GC 越高 = 结合力越强)。
Oligonucleotide
一种短的合成 DNA 或 RNA 分子,通常长 15-60 个碱基,用作 DNA 计算的构建块。
Massive Parallelism
能够在单个试管中同时执行数万亿次操作,这是 DNA 计算的关键优势。
Biocomputation
使用生物分子和过程(DNA、RNA、蛋白质、细胞)来执行计算任务。
Molecular Programming
设计和工程分子系统的行为以执行复杂的任务,包括计算。
Encoding Scheme
用于将数字数据(二进制)转换为DNA序列(四进制)的方法,例如映射00=A、01=T、10=C、11=G。

🏆 关键人物

Leonard Adleman (1994)

DNA 计算创始人,使用试管中的 DNA 分子解决了哈密顿路径问题,并于 1994 年发表了具有里程碑意义的《科学》论文

Erik Winfree (1998-present)

加州理工学院教授,​​发展了 DNA 瓦片自组装理论,并证明 DNA 链位移电路可以实现任意数字逻辑

Paul Rothemund (2006)

在加州理工学院发明 DNA 折纸技术,能够以纳米精度将 DNA 折叠成任意 2D 和 3D 纳米结构

George Church (2012)

哈佛遗传学家,DNA 数据存储的先驱,用 DNA 编码整本书,并证明 DNA 作为一种实用的档案介质

Lulu Qian (2018)

加州理工学院的研究人员创建了 DNA 神经网络,能够使用链置换反应进行模式识别,就像使用分子的大脑一样进行计算

Ehud Shapiro (2001-2004)

魏茨曼研究所的科学家使用 DNA 和酶构建了第一台可编程分子计算机,可以诊断疾病标记物

🎓 学习资源

💬 给学习者的话

{'encouragement': 'You are exploring a completely different way of computing - one where molecules, not microchips, process information. DNA computing shows us that computation is a fundamental property of nature, not just something humans invented with silicon.', 'reminder': 'Leonard Adleman solved a math problem with molecules in a test tube in 1994, and many thought it was just a curiosity. Today, Microsoft is building commercial DNA storage systems and molecular circuits can recognize cancer cells. Never underestimate the power of a new idea.', 'action': 'Start encoding! Type text and watch it transform into DNA sequences. Try the complement operation to see Watson-Crick base pairing in action. Every DNA computing pioneer started by understanding these basics.', 'dream': 'Perhaps a student in Mumbai will design DNA logic circuits that detect diseases before symptoms appear. Perhaps a young coder in Addis Ababa will create molecular algorithms that solve problems no silicon computer ever could. The molecular computing revolution belongs to everyone.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the future of computing belongs to all of humanity, not just those with access to expensive hardware. DNA computing proves that the most powerful computer in the universe might just be a molecule. From Seoul to Sao Paulo - this is free forever, in the spirit of Hongik-ingan.'}

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