21世纪 信息和生物技术共领风骚
作者：童有好
未来视点
20世纪中后期以来，信息技术在经济和社会各领域的广泛应用和渗透，深刻改变了人们的生活、生产和思维方式，促进了国际经济结构调整，加快了经济全球化进程，以信息化和信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈。目前，世界信息产业年生产总值超过万亿美元，持续增长的势头十分强劲，是世界经济发展中最迅速、规模最大的产业。而在进入新千年，当大批网络公司纷纷陷入困境的时候，年轻的生物技术产业却显示出强劲的发展势头，成为当今高技术产业发展的核心动力之一。受益于信息技术革命而成为全球首富的比尔·盖茨曾预言：超过我的下一个首富必定出自基因领域。
生物技术的发展需要信息技术支撑
首先，在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在人类基因组草图的绘制过程中，高性能计算技术发挥了巨大的威力，康柏公司的Alpha服务器为研究人员提供了出色的计算动力。赛莱拉公司计划将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列。为了完成该历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，公司动用了700台互联的Alpha64位处理器，运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时，公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年10TB速度增长的数据库管理工作。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。此外，信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。随着生物技术及其产业的发展，各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。
, http://www.100md.com
其次，生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加，软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑：各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术；核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑；加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
目前，欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心，美国有国家生物技术信息中心(NCBI)、英国有欧洲生物信息研究所(EBI)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物技术产业信息化共同体”等。根据戈德曼—萨克斯财团2001年的一份报告显示，美国国际商用机器公司(IBM)、Sun、康伯和摩托罗拉等各公司已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向，共有140多项合作协议，合作内容涉及到各种技术领域，包括基因芯片，用计算机模拟药效等。IT企业介入生物技术产业后给他们带来了丰厚的效益。IBM表示，2004年，与生物信息技术相关的年销售额将达到30亿美元。
, 百拇医药
生物技术为信息技术发展开辟道路
在生物技术的发展需要信息技术支撑的同时，生物技术也为信息技术发展开辟着新的道路。
首先，生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据，只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程，使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程，并非一般的计算机力所能及，而需要具有超级计算能力的计算机。因此，生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求，从而推动信息产业的发展。
其次，生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA计算机的研制迈出了重要一步。
, 百拇医药
当然，生物计算机要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。尽管如此，许多科学家认为，21世纪将是生物计算机的时代，21世纪信息技术和生物技术将共领风骚!
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科技前沿
生物计算机的五大优点
与常规计算机相比，生物计算机具有以下几方面突出优点：
密集度高——如果用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可小到几十亿分之一米。而且，生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型硅集成电路高10万倍。
运行速度快——如果让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应，就能使DNA计算机同时运行几十亿次，这就意味着运算速度要比目前的硅半导体逻辑元件开关速度高出1000倍以上，比当今最新一代超级计算机快10万倍。
具备自我修复功能，增强计算机的可靠性——由生物分子构成的分子集成电路也同一般的生物体一样，具有“自我修复”的机能，即便是这种芯片出了点故障也无关大局，它能够慢慢地达到“自我修复”。所以，这种生物计算机的可靠性非常之高，经久耐用。
能量消耗极低——由于这种有机分子的生物化学元件是利用酶催化反应来进行工作的，所需能量极少，仅相当于普通计算机的十亿分之一，而且计算机不存在元件发热的问题。
超强的存储能力——如体积为一立方米的液体DNA计算机，存储的信息比世界上所有计算机存储的信息总和还要多。, 百拇医药
未来视点
20世纪中后期以来，信息技术在经济和社会各领域的广泛应用和渗透，深刻改变了人们的生活、生产和思维方式，促进了国际经济结构调整，加快了经济全球化进程，以信息化和信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈。目前，世界信息产业年生产总值超过万亿美元，持续增长的势头十分强劲，是世界经济发展中最迅速、规模最大的产业。而在进入新千年，当大批网络公司纷纷陷入困境的时候，年轻的生物技术产业却显示出强劲的发展势头，成为当今高技术产业发展的核心动力之一。受益于信息技术革命而成为全球首富的比尔·盖茨曾预言：超过我的下一个首富必定出自基因领域。
生物技术的发展需要信息技术支撑
首先，在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在人类基因组草图的绘制过程中，高性能计算技术发挥了巨大的威力，康柏公司的Alpha服务器为研究人员提供了出色的计算动力。赛莱拉公司计划将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列。为了完成该历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，公司动用了700台互联的Alpha64位处理器，运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时，公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年10TB速度增长的数据库管理工作。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。此外，信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。随着生物技术及其产业的发展，各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。
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其次，生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加，软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑：各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术；核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑；加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
目前，欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心，美国有国家生物技术信息中心(NCBI)、英国有欧洲生物信息研究所(EBI)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物技术产业信息化共同体”等。根据戈德曼—萨克斯财团2001年的一份报告显示，美国国际商用机器公司(IBM)、Sun、康伯和摩托罗拉等各公司已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向，共有140多项合作协议，合作内容涉及到各种技术领域，包括基因芯片，用计算机模拟药效等。IT企业介入生物技术产业后给他们带来了丰厚的效益。IBM表示，2004年，与生物信息技术相关的年销售额将达到30亿美元。
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生物技术为信息技术发展开辟道路
在生物技术的发展需要信息技术支撑的同时，生物技术也为信息技术发展开辟着新的道路。
首先，生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据，只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程，使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程，并非一般的计算机力所能及，而需要具有超级计算能力的计算机。因此，生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求，从而推动信息产业的发展。
其次，生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA计算机的研制迈出了重要一步。
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当然，生物计算机要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。尽管如此，许多科学家认为，21世纪将是生物计算机的时代，21世纪信息技术和生物技术将共领风骚!
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与常规计算机相比，生物计算机具有以下几方面突出优点：
密集度高——如果用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可小到几十亿分之一米。而且，生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型硅集成电路高10万倍。
运行速度快——如果让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应，就能使DNA计算机同时运行几十亿次，这就意味着运算速度要比目前的硅半导体逻辑元件开关速度高出1000倍以上，比当今最新一代超级计算机快10万倍。
具备自我修复功能，增强计算机的可靠性——由生物分子构成的分子集成电路也同一般的生物体一样，具有“自我修复”的机能，即便是这种芯片出了点故障也无关大局，它能够慢慢地达到“自我修复”。所以，这种生物计算机的可靠性非常之高，经久耐用。
能量消耗极低——由于这种有机分子的生物化学元件是利用酶催化反应来进行工作的，所需能量极少，仅相当于普通计算机的十亿分之一，而且计算机不存在元件发热的问题。
超强的存储能力——如体积为一立方米的液体DNA计算机，存储的信息比世界上所有计算机存储的信息总和还要多。, 百拇医药