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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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這是什麼?

🎯 模擬器提示

📚 術語表

DNA (Deoxyribonucleic Acid)
攜帶生命遺傳指令的分子,由纏繞成雙螺旋的兩條核苷酸鏈(A、T、C、G)組成。
Nucleotide Base
DNA 的化學組成部分:腺嘌呤 (A)、胸腺嘧啶 (T)、胞嘧啶 (C) 和鳥嘌呤 (G)。 A 與 T 配對,C 與 G 配對。
Hybridization
兩個互補的單股 DNA 分子結合在一起形成雙螺旋的過程,這是 DNA 計算的基本操作。
Strand Displacement
一種反應,其中傳入的 DNA 鏈取代雙螺旋中現有的鏈,從而實現邏輯運算。
Toehold
一種短的單股 DNA 突出端,可啟動鏈置換,充當分子「開關」或「觸發器」。
Hamiltonian Path
穿過圖的路徑,僅訪問每個頂點一次; DNA 計算解決的第一個問題(Adleman,1994)。
PCR (Polymerase Chain Reaction)
一種放大(製作數十億份)特定 DNA 序列的技術,用於讀出 DNA 計算結果。
Gel Electrophoresis
一種以大小分離 DNA 分子的實驗室技術,用於驗證 DNA 計算輸出。
DNA Origami
一種使用短互補主鏈將長 DNA 鏈折疊成精確的 2D 和 3D 奈米結構的技術。
Boolean Logic
使用 TRUE/FALSE (1/0) 值和運算(AND、OR、NOT)的邏輯系統,構成數位運算的基礎。
GC Content
DNA 序列中鳥嘌呤和胞嘧啶鹼基的百分比;影響穩定性(GC 越高 = 結合力越強)。
Oligonucleotide
一種短的合成 DNA 或 RNA 分子,通常長 15-60 個鹼基,用作 DNA 計算的構建塊。
Massive Parallelism
能夠在單一試管中同時執行數萬億次操作,這是 DNA 計算的關鍵優勢。
Biocomputation
使用生物分子和過程(DNA、RNA、蛋白質、細胞)來執行計算任務。
Molecular Programming
設計和工程分子系統的行為以執行複雜的任務,包括計算。
Encoding Scheme
用於將數字資料(二進位)轉換為DNA序列(四進位)的方法,例如映射00=A、01=T、10=C、11=G。

🏆 關鍵人物

Leonard Adleman (1994)

DNA 計算創始人,使用試管中的 DNA 分子解決了哈密頓路徑問題,並於 1994 年發表了具有里程碑意義的《科學》論文

Erik Winfree (1998-present)

加州理工學院教授,發展了 DNA 瓦片自組裝理論,並證明 DNA 鏈位移電路可以實現任意數位邏輯

Paul Rothemund (2006)

在加州理工學院發明 DNA 摺紙技術,能夠以奈米精度將 DNA 折疊成任意 2D 和 3D 奈米結構

George Church (2012)

哈佛遺傳學家,DNA 資料儲存的先驅,用 DNA 編碼整本書,並證明 DNA 作為實用的檔案介質

Lulu Qian (2018)

加州理工學院的研究人員創建了 DNA 神經網絡,能夠使用鏈置換反應進行模式識別,就像使用分子的大腦一樣進行計算

Ehud Shapiro (2001-2004)

魏茨曼研究所的科學家使用 DNA 和酵素建構了第一台可程式分子計算機,可以診斷疾病標記物

🎓 學習資源

💬 給學習者的話

{'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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