图灵和冯·诺依曼的遗产:生命计算机的架构

作者: Hashim M. Al-Hashimi

来源: PNAS

发布日期: 2023-11-16

本文探讨了图灵和冯·诺依曼在计算机科学和生物学领域的贡献,特别是他们关于生命系统可以被视为计算机器的理论。文章通过DNA聚合酶的例子,展示了生物分子如何执行计算任务,并讨论了计算模型在生物学中的应用和未来发展。

在通用图灵机的基础上,数学家冯·诺依曼进一步发明了自复制机器,回答了生物学中最为深刻的一个问题:为什么所有生物都以DNA形式进行自我描述?图灵和冯·诺依曼,这两位计算机科学先驱偶然发现的生命奥秘并不广为人知,却为研究生物系统勾画出蓝图——把生命系统看作是计算机器。

这篇近期发表于PNAS的文章题为“图灵和冯·诺依曼的遗产:生命计算机的架构”,以DNA聚合酶为例,说明生物分子实际上就是计算机器;并阐释了计算模型的层级结构可以在生物计算领域找到类似结构。通过将生物学简化为计算形式,计算机科学可以用来将生物学系统化。反过来,计算机科学家或许能够挖掘生物计算中的自然宇宙,利用数十亿年的自然演化来发现新的计算模型或算法。

展望未来,生物学和计算机科学可以看作是紧密相连的同一门学科,一门研究机器行为的学科。

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