DNA计算机

刘颂豪等

    ①DNA计算机是一种生物形式的计算机。遗传物质DNA（脱氧核糖核酸）分子是一条双螺旋“长链”，链上布满了“珍珠”即核苷酸。科学家研究发现，DNA分子通过这些“珍珠”的不同排列，能够表达出生物体各种细胞拥有的大量基因物质。数学家、生物学家、化学家以及计算机专家从中得到启迪，正在合作研制未来的液体DNA电脑。它利用DNA能够编码信息的特点，先合成具有特定序列的DNA分子，使它们代表要求解的问题，然后通过与生物酶（在此相当于加、减、乘、除运算）的相互作用，使它们相互反应，形成各种组合，最后过滤掉非正确的组合而得到的编码分子序列就是正确答案。

    ②由于DNA分子能同时进行大量的生化反应，所以DNA计算机在结构上是超大规模并行的，这种“试管型”的计算方式，在理论上可处理传统计算机的硅芯片和电流难以处理的问题，尤其是那些计算量随计算规模成指数增长的问题。

    ③DNA计算机以核苷酸为内存，且具有超大规模并行结构，所以DNA分子计算机最大的优点在于其惊人的存贮容量和运算速度。1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。十几个小时的DNA计算，相当于所有电脑问世以来的总运算量。未来计算机的芯片和磁盘都用DNA溶液来代替，其强大的功能将令人惊讶。而且，DNA计算消耗的能量非常小，只有电脑的十亿分之一。

    ④DNA计算机诞生于1994年，发明人是莱昂那多•阿德莱曼（Leonard  Adleman）．阿德莱曼用“试管”DNA计算机做实验，测试出了DNA计算机的可行性。他的“试管计算机”在几秒内得出了结果，但他花去了数周时间去拣出那些正确的答案。

    ⑤传统电子技术将在2020年后的某个时候达到物理极限。威斯康星麦迪逊大学的科学家在简化和按比例放大这种技术方面迈出了重要的一步。他们采取了不同于其他先驱者所进行的试管实验的办法，而是把DNA链固定到一块镀金的玻璃载片（一种DNA芯片）上。其他研究人员则希望把DNA计算技术送回到活细胞中。像科幻小说中描述的向大脑植入以DNA为基础的人造智能芯片，也许在不久的将来就像现在接种疫苗一样简单。

    ⑥DNA分子计算机将是计算机发展的方向之一。现在已经设计出了DNA逻辑门、DNA片段以及更多超前的东西，现在DNA计算机最大的问题是很难检测其计算的结果。一旦这个问题得到解决，DNA计算机将会很快问世。但不要过早地期待它取代传统计算机（塑料制品与硅片的结合）．大部分专家预言：比起用来运行文字处理程序和发送电子邮件，未来的DNA计算机的应用极可能集中在破译密码和绘制飞行航线方面。

生命需要等待

詹克明

    生命体拥有最复杂的结构，最精确的联系，最协调的配合，以及最完美的功能。

    不过越是高级有序的体系也越容易脆弱，其对外界环境的要求也越是严格，有时甚至近于苛刻。然而，这种严格条件并不是任何时候都能得到满足，因此对生命体而言，它还必须同时具备另外一套生存本领，那就是等待。一旦环境恶劣，生命无法正常维持，它会借助某种方法，使之能够蛰伏潜藏，确保挨过难关，待环境适宜之时再求发展。

    一般说来，有序程度较为低级的生命体，对生存环境的要求也相对较低，对恶劣环境的承受能力也会相应增强。例如，人类一旦失去1/5的水分就会死亡，而蚯蚓即使失去自身体液的3/5也还没有达到受伤害的程度。对于一些更为低级的“隐生生物”（如小麦中的线虫），即使失去自身水分的99%，一旦得到合适的水分补充也还能恢复生命。低等级的植物也有同样的例证，据说一块干燥的苔藓在博物馆中居然度过了120年，过水还能照样成活。可见，降低有序程度可以成为生命等待的有效手段。

    以降低有序等级来实施等待固然可以有多种方式(如严冬到来之际，许多植物舍弃茎叶，却将养分储存于地下茎、鳞茎、块茎之中，以待来春萌发)，但几乎所有最高等级植物都采用降序最为彻底的“种子”方式来保存生命。与一棵枝繁叶茂的参天大树相比，一粒微小种子的有序程度不知要低几个数量级了。它们是生命的真正隐者，你从一粒种子中绝看不到花朵的美丽芬芳，果实的甘甜香美，茎干的分支结构，叶片的光合作用，庞大的植根体系，以及复杂的维管束组织。但是所有这些精妙绝伦的高级有序结构，无一遗漏地深藏在这颗貌不惊人的种粒之中。

    每一粒种子还是整个物种的生命微缩，是一座完整的物种基因库，它贮存了历史，也孕育着未来。

    等待是一种强韧的生命状态。许多沙漠植物生命周期都很短促，它们能在下雨过后的短短几天内就完成一次生命全程。戈壁上有一种植物，只要一场雨，它就立即抽芽，急速地生根、长叶、开花、结果，仅在八天里就能完成一株显花植物全部的生命周期。此后，新一代的种子又会重新归于安静的等待。在这片一年也未必能下场透雨的戈壁滩上，也许等待了两年时间就是为了这历时八天的生命辉煌。对这些沙漠植物来说，也许等待反倒是生命的主要存在方式。

    当然，在植物界还有等待年代更为长久的种子，那就是古莲子。它们才是真正做到“千年等一回”的强者，这种坚韧顽健的生命力真让人肃然起敬。

    生命必须包含等待，甚至可以说，没有学会等待的生命就不具备生存的资格。

    等待是一种充满生命活力的“零级动态”，它时刻准备着，随时都在等候启动的信号。

    ①荷兰的历史学家研究发现，从1560年起，一些北欧年轻人就开始记录“朋友圈”了，不过鉴于17世纪的社会风俗，男孩和女孩运用“朋友圈”的目的各不相同。

    ②在当时，男孩通常会被送去欧洲著名的大学机构镀金，拜谒当时的思想巨头、学术大家，“朋友圈”对他们来说其目的是搭建人脉。如一位名叫迈克尔·梵·德·密尔的少年在周游欧罗巴大陆的过程中，就留下了一册极为典型的“朋友圈”纸书。除了记录在各处的旅行见闻外，还包括与贵族会面的图片。这样的插图不仅博人眼球，且彰显身份。另外，他还在纸书上面形象地诠释了他对一些古老问题（比如爱情）的见解，就像我们在朋友圈上发表观点一样。

    ③女孩则往往被送去修道院消磨时间，或者去宫廷做仕女，这有助于她们将来成功打入上流社会。虽然不能像男孩那样到处去旅游，但她们也有自己的友谊书。如果说男孩版“朋友圈”填满了科学家和艺术家笔录，那么女孩版的“朋友圈”则晒晒与朋友、钦慕者的通信往来，记点圈内笑话，描绘社交事件的细节等。当然，它不会像日记那样被锁在抽屉里默默珍藏，而是要与大家一起分享的，这给当时社交圈子非常狭窄的女孩们带来了莫大的乐趣。

    ④这些装饰精美的“朋友圈”记录册和我们熟悉的微信非常相似，区别只在技术层面。“照片”是被画出来——这比拍照难度大多了，各账号不是转发阅读文章，而是在留言页上写下自己喜欢的格言、警句、诗歌等。

    ⑤若再把视线放远一些，我们可以看到中国古人在一千多年以前就热衷于用纸笔搜集好友、同僚的图文信息，并广为分享了。古人旅游途中喜欢在崖壁山石、亭台楼阁等地方题诗刻字，这也是发朋友圈的一种方式，既能体现自己的文化品位，又能获得许多陌生朋友点赞，是颇为风雅的一件事，许多诗词碑刻就是这么成为经典的。

谁偷了我们的wifi信号

陈博翰

    ①在这个信息时代，网速太差或者突然断网，无疑让人很沮丧。更令人气恼的是，wifi不好这种事，还每天都在发生。那么，究竟是什么影响了我们的网速呢？

    ②在许多盛大节日里，人们总爱在屋子里装饰上彩灯，来增添节日的欢乐气氛。比如，圣诞节时，人们会在圣诞树上悬挂一串串小彩灯。而在中国新年到来的时候，许多人也习惯在家里布置上五颜六色的小灯。这个时候，家中wifi第一大盗就出现了，它们就是彩灯。英国宽带服务提供商Talk Talk公司研究发现，彩灯会影响网速，而且这一影响还高达25%。据估计，大约有600万英国人被家里缓慢的网速折磨的痛苦不堪，而电子设备的干扰，特别是来自节庆时彩灯的影响就是罪魁祸首。

    ③我们知道，任何用电的东西都会产生一个电磁场——这是一种看不见的电子颗粒云。如果磁场足够大，就会干扰wifi网络中用到的无线电波。所以，电线或者电灯都会干扰wifi。这其中，彩灯的影响更大。因为彩灯有很多的电线和电管，这些漂亮的小彩灯们，被人们装饰在门廊上，圣诞树上，它们的电线就在房间里产生了一个很大的磁场，而且不像其他的电子设备，由于人们一开彩灯就会开一整晚，这时，这个磁场对网络的影响会更持久。

④不仅是灯光，厨房里的家电也会扰乱我们的网速。WiFi发出的电磁波遇到金属材料后，一部分会被反射回去，所以，在金属后面的设备会接收到很弱的信号，如果你将WiFi设备放置在金属材质覆盖的环境中，WiFi信号甚至会被屏蔽。所以，我们家中的冰箱、烤炉、洗衣机等障碍物都会影响信号的传输。在厨房里，最大的干扰还是来自于微波炉传出的无线电波。这是因为，无线网络是一个高频的无线电信号，使用的是2.4GHz附近的频段，而微波炉的工作频率也包含2.4GHz这个频段，微波炉加热就靠水分子吸收这个波段的能量共振。这也就意味着，当你用微波炉时，你的网络可能会被微波炉吸走去帮助你加热饭菜。不仅仅是微波炉，那些无线遥控玩具、高保真扬声器、婴儿监视器，也通常和wifi用相同频率的无线电波，它们同样会对信号造成干扰。

⑤除了微波炉，在吸收无线电波方面，水也十分擅长。2.4G频段的无线电波是最容易被水吸收的。有经验的人在布设wifi网络时候，碰到一些大的水管都要绕开。所以，把你的鱼缸放在wifi旁一定是很糟糕的想法。不仅仅是水会阻拦wifi信号，任何的液体，包括我们的体液都会干扰到信号。如果你站得太靠近路由器，也会影响大伙的网速哟。

    ⑥如果你的家又旧又大，承重墙又很厚，你就会发现wifi根本就进不了任何房间。这是因为无线信号的频率很高，当它们穿过砖、石灰墙、大理石或者金属时，信号会受到极大的衰减，这样网速自然会受到影响。

    ⑦而且，在不同材质造的房子里，wifi也会有所不同。例如，在中国，许多房子都是框架结构。墙体沉降后会跟梁柱之间有裂缝，这样，在承重梁、柱跟后期砖砌起的墙体之间，会钉上铁丝网，然后再抹水泥砂浆，这样就不会有裂缝了。同时，钢筋混凝的土墙面，拆开模板后表面太光滑，挂不住水泥砂浆，粘上铁丝网后再抹水泥砂浆，也能起到牢固、不开裂的作用。但就是这样的铁丝网，也在无形中阻挡了无线信号的传播。在一些现代家庭的房子里，许多人用很薄的石膏板做墙面，这时，网络信号就会比较好。

（选自《大科技百科新说》）

四季星空为何不同？

胡方浩

①天文预报显示，木星合月、金星伴月、中秋满月等天象将在9月“扎堆”亮相。神秘的星空，静谧深邃又复杂多变——这其中，有“星垂平野阔，月涌大江流”的雄浑开阔；亦有“醉后不知天在水，满船清梦压星河”的柔美沉醉；还有“纤云弄巧，飞星传恨，银汉迢迢暗度”的情思期盼……

②看似“静止”的星室，其实非常“多变”。事实上，虽说看上去“繁星满天”，但我们能看到在夜空中闪耀的，绝大多数是恒星，少部分是地球所在的太阳系中的行星。如果再细细观察还会发现，这些星星会随着时间的推移自东向西发生“位移”，直至黎明时分，它们已渐渐落到了西边的地平线附近——若是用三脚架和相机来跟踪拍摄，还可以描绘出星星运行的轨迹。

③群星之所以看起来东升西落，是由于地球自西向东的自转。除了自转，地球还在围绕着太阳进行公转，一年要走过约9.4亿公里的路程。这么长路程的跋涉，这样的时间流动，就好比从赤道前往两极，一路上的“风景”当然会千变万化——这也是一年四季星空各不相同的原因。

④其实，夜空中的星星是否能被看到，取决于两个因素：一是____，亮度较暗的星星，即便离得近，也看不到；二是____，离地球越远，越难被看到。因此，地球上能看到的星星都是那些距离不太远的星星。什么时候可以看到更多的星星呢？除了要看当天气象方面的因素，最关键的是要看当时晚上位于地平线上的亮星有哪些。

⑤我们所处的银河系，就像是一个巨大的“星盘”，太阳系和周围的星星都在这个“星盘”上，一起围绕着银河系的中心运动，太阳系周围的星星基本上是不变的。离地球最近的恒星是太阳，当太阳在天空中时，阳光会“遮盖”住其他的星光，因此只有晚上才能看到星星。地球围绕太阳公转，每天晚上出现在天空中的星星略有差别，公转会导致地球上四季的变化，与星空变化相对应，便产生了四季星空的不同。

⑥春季星空有划过天空的“春季大弧线”和众多的深空天体。秋季星空有“秋季四边形”，还可以看到北半球唯一一个可以肉眼看到的河外星系——仙女星座。仙女星座非常明亮，即使远在距地球254万光年之外，在地球上的我们依然能仅凭肉眼就看到它灿烂的光辉。冬季星空亮星较多，有显著的“地标”——“冬季大三角”，以及辨识度很高的猎户座，因此冬季也是观赏星空的好时机。

⑦天空中除了众多亮星，还有非常炫目的银河。夏季星空的最大亮点，便是璀璨的银河高挂天空，银河系的“银心”正位于人马座方向，人马座在夏夜空中逗留的时间最长——此时的星空，正是“群星闪耀时”。

⑧四季星空，各美其美——你更喜欢哪一种？

（选自《人民日报》2023年09月07日第17版）