医疗领域大动作！加州突破DNA人工神经网络！碳基智能时代来临

十大品牌 2025年10月05日 17:38 0 admin

2025年的分子计算领域炸了个大新闻，加州理工学院的钱璐璐教授，一个月内接连在Nature发表两篇论文，9月3日讲“DNA神经网络会学习”，10月1日又说“分子电路能靠热能充电”。

这两件事往小了说是实验室里的突破，往大了讲，可能是人类从硅基电脑时代，往碳基智能时代跨出的第一步。

最直观的成果藏在一支试管里，钱璐璐团队用DNA分子拼出了世界上最小的《蒙娜丽莎》。

这可不是简单的分子拼图，这幅迷你画作背后，是一个能自己“学习”的分子系统。

要知道，过去的分子计算只能干预设好的活，就像只会念稿子的机器人，没法像我们的大脑一样积累经验、应对新情况。

钱璐璐团队的厉害之处，在于给DNA装上了“学习开关”，他们设计了两种特殊的“可激活门控”结构。

一种负责把输入的信息变成可调节的“权重”，有点像老师给不同知识点打分，另一种会在训练时生成“激活剂”，帮分子系统记住关键信息，还能避免学偏了。

说直白点，这个DNA系统能像人脑神经网络一样反复“刷题”形成记忆，实验里他们搭了个100位的记忆网络，里面有700多种不同分子、1200多个独特链段。

72次测试下来，这个分子系统分类准确率极高，而且学得的能力能独立运用、能整合信息、能应对新情况，还特别稳定，已经有点人工细胞的意思了。

他们用的“批训练”方法更有意思，把同一类的100个训练样本一起喂给系统，最后生成的激活剂浓度分布，居然清晰地显出了数字“0”和“1”的形状。

不管换什么顺序训练，结果都一样，这说明这套学习机制特别靠谱。

钱璐璐团队不是第一次在DNA计算领域搞大事，早在2011年，他们就用DNA做过人工神经网络，能识别手写的数字1到9，那时候就已经是AI和分子电路结合的里程碑了。

这次的突破，相当于给当年的“雏形“装了真正能自主学习的“大脑”。

解决了“不会学”的问题，他们又啃下了另一个硬骨头，分子计算的“能源危机”。

以前的DNA计算得靠专门的“燃料序列”，一种系统配一种燃料，不仅麻烦，还没法连续干活，算几次就“没电”了。

新研究直接用热能当“充电宝”，这可是随处都有的能源，团队设计的分子结构特别巧妙，能让DNA电路从稳定的平衡状态，恢复到能干活的“非平衡陷阱状态”，这个过程就是“充电”，几分钟就能完成。

实验数据很有说服力，他们搭的复杂逻辑电路里有200多种分子，至少能连续算16轮，还不会因为产生废物而性能下降。

一个七层的DNA电路，连续算16轮都很稳定，就算用了640小时、复位15次，该响应的时候照样灵敏。

更牛的是那个100比特的“赢家通吃”神经网络，里面有289种DNA链，213种分子在同一支试管里和平共存，连续测试十轮，对不同输入模式的分类依然精准，既耐折腾又兼容性强。

这两项成果放在整个DNA纳米技术史里看，分量更重。

2006年PaulRothemund发明DNA折纸术，算是拉开了序幕，之后近二十年，大家主要在做静态的结构设计。

钱璐璐团队的工作，等于把这个领域推进到了“动态智能”的新阶段，这是历史性的转变。

对生物医学来说，这简直是打开了新世界的大门，以后的DNA分子系统，能钻进人体里自己观察病理变化，学着识别疾病模式，还能根据病情发展调整治疗方案。

比起现在“一刀切”的药物递送，这种能“随机应变”的分子机器，才是真正的精准医疗。

材料科学领域也等着受益，靠热能驱动的可充电分子，能做成新一代智能材料。

这些材料能感知环境变化，自己学着调整应对策略，比如建筑材料能根据温度湿度改变性能，或者发明能自己修复裂痕的自愈合材料，应用场景太多了。

更关键的是给人工智能指了条新路子，现在的电脑靠硅芯片，摩尔定律已经快摸到物理极限了。

DNA分子计算不一样，它能同时干无数件事，能耗还极低，又能和生物环境兼容，完全可能成为下一代信息技术的基石。

往远了想，这是在铺一条从硅基智能到碳基智能的路，未来的分子机器结合模板化合成技术，能自己复位、持续学习，不用人管就能不断进化。

到那时候，分子系统就不只是计算工具了，会变成有自主思考和决策能力的智能实体。

现在的DNA技术已经展现出多元潜力，我国科研团队能用DNA存储60MB的医学图像，保存上千年都没问题。

钱璐璐团队的研究，等于给这些“安静的分子”装上了“会思考的大脑”和“不用换电池的心脏”。

从2011年识别手写数字，到如今的自主学习、热能驱动，钱璐璐团队用十几年时间，把DNA从“分子积木”变成了“智能单元”。

这支试管里的“大脑”，现在还只是个雏形，但已经让我们看到了未来，或许有一天，微小的分子机器能在人体内巡逻治病，智能材料能让建筑自己适应环境，计算机能真正模拟生命的思考方式。

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