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半导体与生物技术融合带来的科技突破

2014年7月30日 上午9:36

电子尤其是半导体技能与生物、化学技能的联络比笔者幻想的要严密得多,而且往后还会进一步交融。而且,交融所带来的冲击力十分无穷,乃至能够说 具有破坏性。经过采访,让笔者愈加相信两者的交融将成为往后许多事务的收入来历。尽管目前市场尚未全部扩展,但将来几年以内将会呈现几百亿日元规划的查看 技能。

工程师很简单了解DNA技能

说实话,笔者对生物学从前不以为然。说来惭愧,可能由于笔者在高中的时分没学好孟 德尔定律,由此确定生物学是一门十分复杂、需求死记硬背的门类。笔者的专业是物理学及其运用,而不知为什么日本的生物学家中有不少人否定复原论,以及经过 研讨和试验增长知识的科学观,这也是笔者冲突生物学的缘由。

不过,国外有几项生物技能,尤其是与DNA有关的研讨,却跟物理学和工学研 讨十分相似。笔者在学生时代读过的、由发现DNA结构的沃森(J.D.Watson)编着的《双螺旋》是十分风趣的一本书。这既是一本十分棒的研讨笔记, 又能让外行像读最佳的推理小说相同津津乐道地阅览,能够体验到研讨的惊险和振奋。笔者彻底没有感觉到物理学、工程学与生物学的隔膜。

为 编撰报导,笔者大致了解了一些DNA的有关研讨成果。经过学习,笔者还认识到DNA及其效果本来即是将“生命的规划信息”翻译成蛋白质合成的一种信息通信 技能。DNA也有相当于通信编码和纠错技能的机制。DNA剖析技能则跟现有的通信技能相似。比方,首要扩大弱小的信号,然后进行剖析。

前进神速超越超级计算机

DNA剖析技能的前进史也跟计算机和半导体技能十分相似。比方,剖析技能大幅进步了速度。解读人类DNA中的30亿个碱基对序列的“DNA测序”在1990年代之前大部分选用人海战术。笔者有个从事DNA研讨的大学同学就常常诉苦连睡觉的时刻都没有。

而到了2000年代今后,剖析程序的自动化和并行化迅速发展,“剖析速度2年进步了大概10倍”。那么10年就进步10万倍。半导体技能在1年半~2年 内集成度和作业性能进步到了本来的2倍,超级计算机的速度2年进步了约4倍,10年进步了约1000倍,由此可见DNA剖析技能的前进有多快。在1990 年代,解读人类DNA所有碱基对需求几年时刻,而如今只需1~2天即可完结。

“试验室”内的微细化跟半导体相同

不 过,直到几年前,DNA剖析技能大多仍是化学方法。化学的查看技能不断“微细化”,曩昔晃动试管的作业已逐渐被全部试验室建立在芯片上的“芯片试验室 (Lab-on-a-chip)”技能所取代,而且还推动了DNA剖析技能的无穷前进。可是,即使解读时刻缩短,所运用的光剖析设备的小型化速度却没有能 象剖析时刻那样缩短得那么快。到如今,首要的剖析设备大多还有大衣柜那么大,能放到放在桌子上的仪器已算是十分小的了。

近来,电子技能总算走进生物学范畴,打破了以往的设备知识,大幅减小了商品尺度并进步了精度。比方,2012年英国Oxford Nanopore Technologies公司推出的DNA剖析设备跟U盘差不多大,可拿在手里。

电子技能的参加是在化学技能的小型化以后才完成的。尽管晃动试管的作业与电子技能没有联络,但芯片试验室技能能够自然地了解为该作业要依托半导体芯片。趁便一提,流感病毒直径大概为100nm,刚好跟10年前的半导体规划规则差不多。

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