計算機一直在不斷「進化」之中，就在科技界爭辯著上網本與筆記本電腦優劣之際，合成生物學家正在將傳統電腦完全拋在身後。美國一個科學家小組將細菌加以巧妙設計，用以解決複雜的數學難題，而且其速度遠比由矽製成的任何電腦等來得快。這臺使用大腸桿菌研製的活體生物計算機能夠解決複雜的數學問題。和細菌計算機相比，電腦如同袖珍計算器。
大腸桿菌的掃描電子顯微鏡圖，迅速增長的菌落可以作為一個強大的並行計算機。
這項發表於今天出版的《生物工程雜誌》的研究證明，細菌可以用來解決稱為「 漢彌爾頓路徑問題」（Hamiltonian Path Problem）的難題。想像一下，你想遊覽英國的十大城市，從倫敦（第一個城市）出發，最後目的地為布里斯托（第十個城市）。「漢彌爾頓路徑問題」需要解決的就是要找出你可以選擇的最短路徑。
這個看似簡單的問題卻是出人意料地難以解決。可供選擇的路徑有350多萬條，常規的計算機必須一個一個嘗試來找出最短路徑。做為替代選擇，一臺由數百萬細菌所製成的計算機可同時考慮每一條路徑。生物世界還有其他的優勢。隨著時間的流逝，細菌計算機實際上將隨著細菌繁殖而增強其計算能力。
然而，設計這種細菌計算機可不是一件容易的事。研究人員通過改變大腸桿菌的DNA，將該數學問題簡化為只有三個城市的版本並加以編碼。這些城市由一系列會令細菌發出紅光或綠光的基因代表，而城市間可能的途徑由DNA的隨機性排序進行探索。產生正確答案的細菌將會發出兩種顏色的光，變成黃光。
這個試驗成功了，科學家們通過檢查DNA序列來核對發出黃光的細菌所給出的答案。通過使用一些額外的基因差異——比如對特定抗生素的抗性，該研究小組認為可以將他們的方法加以擴展，解決涉及更多城市的問題。
這不是細菌能夠解決的唯一問題。這項研究是建立在同一小組以往的研究成果之上，該研究小組去年研製了一個用以解答「翻煎餅難題」（Burnt Pancake Problem）的細菌計算機。這個名稱奇特的難題實質上是一個數學排序過程，可想像為將一疊全部單面焦的煎餅按大小排序的問題。
除了證明了細菌計算的威力之外，該小組還為合成生物學領域做出了重要貢獻。就像電子電路是由一些電晶體、二極體及和其他元件組成，所以生物電路也同樣如此。合成生物學家們已攜手合作，創建了《標準生物組件登記冊》（Registry of Standard Biological Parts），而這項最新研究的貢獻就是為這個登記冊增添了60多個新組件。
欲了解更多有關合成生物學這個涉及面日益廣泛的領域，請下載《衛報》最新一期科學周刊欄目的播客（podcast）。 在播客音頻裡，阿洛克·傑哈（Alok Jha）和詹姆斯·藍德森（James Randerson）與倫敦帝國學院（Imperial College London）蛋白質晶體學教授、合成生物學家保羅·弗裡蒙特（Paul Freemont）一起，探討生物計算機的未來。
關於生物計算機
人類有一門學科叫仿生學，即通過對自然界生物特性的研究與模仿，來達到為人類社會更好地服務的目的。典型的例子如，通過研究蜻蜒的飛行製造出了直升機；對青蛙眼睛的表面「視而不見」，實際「明察秋毫」的認識，研製出了電子蛙眼；對蒼蠅飛行的研究，仿製出一種新型導航儀——振動陀螺儀，它能使飛機和火箭自動停止危險的「跟頭」飛行，當飛機強烈傾斜時，能自動得以平衡，使飛機在最複雜的急轉彎時也萬無一失；對蝙蝠沒有視力，靠發出超聲波來定向飛行的特性研究，製造出了雷達、超聲波定向儀等；對「變色龍」的研究，產生了隱身科學和保護色的應用……仿生學同樣可應用到計算機領域中。
科學家通過對生物組織體研究，發現組織體是由無數的細胞組成，細胞由水、鹽、蛋白質和核酸等有機物組成，而有些有機物中的蛋白質分子像開關一樣，具有「開」與「關」的功能。因此，人類可以利用遺傳工程技術，仿製出這種蛋白質分子，用來作為元件製成計算機。科學家把這種計算機叫做生物計算機。