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第十八章 生命计算机下

分子机器的动力，到这里算是被解决了，但这里有个问题，就是王石或者梦想要如何才能实现对它们的控制。很显然，若是无法控制的话，这个机器再是精巧也没有什么意义，所以设计它的控制系统是一个相当关键的问题。
其实解决的办法很简单。很显然，分子机器的动力是从电磁波中得到的。而电磁波则是受控的。所以王石想了一个办法，那就是通过在分子机器上构造不同的极性部件，而这些极性部件与相关运动机构相连，这样，只要通过发射相应序列的电磁波脉冲，就可以上这些相应的极性部件动起来，从而控制整个分子机器的各种动作，包括移动，检查，读取，搬运等各种动作。

还有最后一个问题就是，机器虽然做了动作，但是你怎么知道它是否完成到位，还有就是它读取的数据如何让你知道。这是一个问题。现在机器有了动力，还有输入的控制，现在需要的是它怎么给予反馈。

由于分子机器毕竟规模上，所以不可能造得太复杂，所以王石也没有在这个上面下多少功夫，王石的解决方案是由于读取到的信号，直接用动作进行表达作出，由于整个工作表面是一个平面。所以这个工作表面可以被设计成象触屏一样。当分子机器读到某个碱基的时候，某条分子手臂会落下来，碰到到工作表面，引发一个脉冲，而碰到另一个碱基时，就不落下来，就无信号，然后通过收集到工作表面的这些信号。通过解码后就可以明白分子机器是读到哪一个碱基了。

现在要说的就是分子机器是如何写这个信息的，很显然，这个信息是由不同的基因序列来组成的。由于分子机器可以在工作表面上移动和搬运，所以写的操作就是把那个碱基摘下来，接上相应的碱基就行了。

大家想像一下，

这样，很显然，这个可以成为一套很庞大的数据储存系统。也就是我们平常个人电脑的硬盘了。

到这里为至，各位大大可能还有点不明白，这也只是一个硬盘罢了，只是台机器里技术含量最低的部分罢了，你拽什么呀。

厉害的部分来了，通过对这些问题的考虑，王石对计算单元也有了完整的方案。

先，最简单的方案就是通过对上面分子机器的改造，做成象手摇式计算那样的机构，这是最简的的方案。毕竟对于设计成功的分子机器来讲，它本身就有进行自我装配的能力，而且根本就不需要手摇式计算那么复杂，只需要会一位的最简单的运算单元就够了。然后通过把这些只有一位位宽的运算单元经过组合连接，分组分层，配合合适的微型电路，组成运算网络。以适应大规模运算的需要。

复杂一点的，那就可以采用把前面的一位位宽运算单元进行合并，组成规模适当的分子运算器，然后最进行分层组合。这样的好处就是电路将会大大简化。可以提高运算网络的规模。

当然，最直接的是，通过分子机器搬运分子原子，直接制造大规模运算单元处理器。很显然的是这个处理器也是由原子分子组成的嘛，要知道，世界上已经制造出了由七个原子组成的晶体管，所以完全可以通过这样的方式来制造梦想的大脑。这里有一个问题，就是现在的处理器制造技术也已经到了一个极高的水准，比如说，INTER就已经在用32纳米的制造技术了，你还有必要自己制造吗？

王石的回答是有必要，怎么说呢，大家都知道那个GPU和CPU的区别！其实GPU和CPU的晶体管制造规模都差不多。但实际运算速度却相差很大，一度有人提出取消CPU，由GPU来代替的论点，但这里是个误解。实际情况是，GPU适应于大规模并行运算，而CPU单线程执行速度快。它们适应不同的方向。

而梦想需要的却是它的并行运算能力。所以这个就不得不考虑完成这个任务。

王石现在就在通过《虚拟微观世界》来设计这样的分子机器。考虑到分子机器的复杂性，王石打算先用基因工程制作出分子机器的各种部件，毕竟需要大规模生产的嘛，你一个原子一个原子的组装，要装到什么时候？然后就是通过装配这些部件，完成分子机器的制造。通过检测后，投入使用。

基因工程是如何制造这些部件的，这就是梦想的优势所在了，王石也不知道如何知道这些设计好的部件如何被制造出来，但梦想可以试验呀。值得幸运的是，梦想是具备超大规模并行运算能力的，所以梦想只要不停地调整相应的基因序列，然后让它转录成蛋白质，蛋白质链经过折叠等一系列变化后，看是否是需要的部件，或者可以完成相应功能也行，当然极大部分是否定的。这样经梦想推演，完成所有的可能以后。明确制造相应部件的基因序列。然后通过基因工程进行部件的制造。

那么这些部件是如何进行装配的，其实也很简单，在生产出这些分机机器的部件以后，动用比如象隧道扫描镜，原子力显微镜以及X射线分析仪之类的仪器。对这些部件进行操作装配，当完成一部分的的分子机器以后，就可以通过这些分子机器进行装配了。

大家都知道IBM实验室通过隧道扫描镜的操作，完成了用原子来排列“IBM”三个字母的壮举。他们是怎么完成的呢，这就要从隧道扫描镜的原理说起，由于原子是由原子核和电子组成的，而电子就是在原子核外闪来闪去，开成了球状电子云。然后呢隧道扫描镜上有一根探针，针尖的是只有一个原子的，（好象是）然后将这根探针移动到被测物体表面，被测物体上原子的电子云与探针针尖的那个原子的电子云相接近。由于电子云相互重叠，探针与被测物体就被导通了。这个时候，给它加一个电流，就可以得到一个阻值大小。很显然，靠得越近，电子云重叠的越多，电阻值就越小，而离得越开，电子云重叠少了，电子就不容易在这两个区域内移动了，所以电阻就变大了。通过不断移动探针，记录电阻值，经过统计处理还原后。就可以了解这个被测物体表面的原子实际分布情况了。

特别的，当探针使加一个特别电流后，还可以把一些原子吸附起来。然后移动探针到别的位置，取消或反向施加电流，将原子放到特定位置。这就是操作原子的操作了。

这个隧道扫描镜能够看到原子级别的物体，当然是好，但是由于它需要电流才能进行工作。当被观测的物体不导电那怎么办呢？那就是采用原子力显微镜，说来好笑，这个原子力显微镜其实就是将悬臂构造来地加灵敏度的扫描设备，过程与隧道扫描镜差不多，但是它的原理是探针装在一个灵敏的悬臂构造上，让探针针尖在被测物体上移动，这样当针尖与表面原子产生作用力的时候，悬臂会发生变形，然后这些变形会被检测到。当扫描完成合，记录这些变形信息。就可以描绘出这个物体表面的原子分布图了。

而这个X射线分析仪呢，就是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析。

而且这些设备都是高精尖端设备，价格非常昂贵。比如隧道扫描镜要200多万，而原子力显微镜也基本上在50万以上。而X射线分析仪也要七八十万。

问题不在这里，若是真是实际操作的话，很显然一台两台是不够的，而且还有其他关于生物基因工程的实验设备，所以王石现在也没打算现在就开始实际动手，而是通过软件模拟，尽量把设计搞得完善。