不需電力、沒有邏輯電路，科學家開發史上算術最快的 DNA 分子電腦
愛爾蘭國立梅努斯大學團隊開發出迄今最複雜、速度最快的分子電腦，只需要一滴水和一點熱量，就能驅動水中數十億條 DNA 鏈進行加法、乘法、除法等數學計算，是目前最複雜、最快的分子電腦之一。
科學家提出 DNA 運算概念的歷史其實已超過 30 年，最早可追溯至 1994 年南加州大學電腦科學家 Leonard Adleman 首證明 DNA 分子能用來求解圖論中的經典難題——漢米頓路徑問題，自此開啟「DNA 運算」跨領域研究方向。
愛爾蘭國立梅努斯大學新開發的 SDC（Scaffolded DNA computer）分子電腦格外受矚目，關鍵差異在於團隊同時解決 DNA 計算領域長期存在的 2 大痛點：速度與規模、可重複使用性。
過去 DNA 分子電腦受限於反應設計，通常只能處理小規模又簡單的運算，但梅努斯大學團隊成功推進至 100 位元等級運算，計算 10+3 只需 30 秒，數字範圍落在 1,100萬～3,400 萬之間的高難度加法運算，則耗費長達 14 小時完成。
這些運算平凡無奇，你自己動手算都比它快，電子電腦更是瞬間就能完成任務，但 DNA 系統不需插電、不必遵循井然有序的邏輯步驟、不會走出任何一步「不可逆」動作，只是遵循熱力學原理也能得出正確答案。
物理系統天生就有一種「惰性」，總是自然而然朝能量最低、最穩定的狀態靠攏。研究團隊只要設計配對規則，便能將運算過程「寫」進 DNA 分子。
具體而言，團隊將 DNA 短鏈連同一條 DNA 長鏈（作為骨架）丟進一小滴鹽水，當這鍋 DNA 混合液被加熱和冷卻，DNA 片段會像微型分子拼圖一樣透過鹼基序列決定誰跟誰配對黏合、黏在 DNA 長鏈骨架哪個位置。
由於上述提到的熱力學原理，DNA 分子鏈會競爭形成最穩定排列方式，而正確構型在能量上更佔優勢（爭奪誰能成功黏上骨架），因此團隊將「正確答案」設計成能量最穩定的結構（不知道最終結構長什麼樣子，只是設定遊戲規則），接著只要靜靜等待整個系統安頓、進入偏好的能量狀態，自然而然往正確答案方向前進。
研究人員 Damien Woods、Abeer Eshra 受訪時直言：「雖然運算速度和矽晶片沒得比，但超越矽晶片不是目標，跟其他 DNA 電腦相比，我們的新系統已是目前最快速分子電腦。」
不跟電腦晶片搶快，分子電腦鎖定活細胞、潮濕環境，開創運算新戰場
分子電腦本質上是用過即丟的一次性實驗品，但團隊刻意將系統設計成能反覆使用，可連續進行高達 25 次不同運算，甚至乾涸一年半後重新加水至也能「重新開機」，此番工程突破對推動這類技術走向實用階段相當關鍵，從純粹「概念驗證」往「具備實用潛力」邁進紮實一步。
研究團隊老實坦承，這套系統距離實際應用還有相當長一段路要走，但分子電腦技術發展定位並非取代現有電子電腦產業，而是瞄準潮濕生物環境、智慧材料、長時間穩定封存資料等傳統電腦無法觸及的利基市場，比如分子資料儲存、生醫材料、在活細胞內運作的分子裝置等。
新論文發表在《自然》（Nature）期刊。
Scientists build a DNA computer that can perform calculations in a drop of water
First-of-its-kind DNA computer solves complex math without wires or continuous power
MU researchers build world-first DNA computer, published in Nature
（首圖僅為示意圖，來源：AI 生成）