超级计算机|为什么人类可以造出超级计算机,却连最简单的细胞都造不出来?
人类是地球上已知的唯一的一种拥有高级智慧的物种 , 凭借着这一独特的优势 , 我们人类只花了短短的几百万年时间(相对于地球45.5亿年的历史)就完全摆脱了自然选择的限制 , 并在地球上创造出了光辉灿烂的文明 。 随着科技水平的日益进步 , 现代人类能上天也能下海 , 甚至在遥远的火星上也有人类的探测器 。
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我们人类之所以有如今的成就 , 有一个很重要的原因就是人类能够制造出各式各样的人造物 , 它们可以让人类的能力大幅度地提升 , 而在这之中 , 超级计算机可以算是人造物的巅峰之作了 。 人类顶尖的超级计算机每秒钟可以进行20亿亿次的浮点运算 , 以前人类需要几十年甚至上百年才能计算出的结果 , 它在1秒钟之内就可以完成 。
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在一片小小的CPU上就集中了几十亿甚至几百亿的晶体管 , 每一个晶体管都是经过精心设计的具有明确功能的实体 , 而一台超级计算机却拥有数千片这样的CPU , 这也难怪超级计算机具备如此强大的算力了 。
身为人类中的一员 , 我们都会为人类能够制造出如此复杂且精密的工具而感到自豪 , 然而比较尴尬的是 , 在生命科学方面 , 我们人类的水平却很低 , 事实上 , 人类连一个最简单的细胞都造不出来 。
为什么人类可以造出超级计算机 , 却连最简单的细胞都造不出来?
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对于这个问题 , 我们似乎可以给出一个简单的答案 , 那就是细胞是生命的基本组成部分 , 而即使是最简单的细胞 , 其微观结构也相当的复杂 , 以人类现在的能力根本就无法知道其中的全部奥秘 , 但实际情况并不完全是这样 , 因为想要制造出细胞 , 除了要充分了解其微观结构以外 , 还存在着一个巨大的难题 , 下面我们拿人类细胞中的DNA来举例说明 。
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DNA的本质就是由脱氧核糖、磷酸和大量碱基组成的大分子聚合物 , 而这些碱基却只有4种类型 , 即:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)以及胞嘧啶(C) , 这4种碱基不断地变化 , 就记录了生命和进化的奥秘 。
由此可见 , DNA其实就是一种特殊的代码 , 它由A、G、T、C这4种符号组成 , 那么这个代码有多复杂呢?科学家告诉我们 , 人类的DNA里大约有30亿对这样的符号 , 这看上去似乎很复杂 , 但如果从数据的角度来讲 , 也不过区区几个Gb的数据 。
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以超级计算机的实力 , 要理清楚这点数据可以说是“小菜一碟” , 但问题的关键在于 , 即使是这些DNA代码就清清楚楚地摆在我们面前 , 我们也需要很长很长的时间才能够弄清楚这些代码到底讲的是什么 , 关于这一点 , 我们可以反过来用计算机系统来举例说明 。
我们的计算机系统其实只认识0和1 , 运行在计算机系统中的所有高级程序 , 都需要翻译成由0和1组成的机器语言 , 才能被计算机执行 。 同样的 , 计算机执行程序的结果也是由0和1组成的 , 我们也需要对其进行编译 , 才能得到我们能看懂的结果 。
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因为我们知道计算机的运行方式 , 知道计算机的编译规则 , 知道计算机的每一步操作 , 甚至还知道程序中的每一个0和1代表的是什么 , 所以我们就可以按照从简单到复杂的步骤 , 一步一步地设计出强大的超级计算机系统 , 然后利用这种系统来操作海量的0和1 , 从而达到运行复杂程序的目的 。
想象一下 , 假如摆在我们面前的只有一大堆0和1 , 而我们却根本没有相应的编译知识 , 那么我们还能知道这个程序到底是怎么运行的吗?答案是显而易见的 , 那就是我们需要花很长很长的时间才能总结出隐藏在这一大堆0和1之中的规律 。
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事实就是这样 , 现在摆在我们人类面前的就是一大堆由A、G、T、C这4种符号组成“生命代码” , 但我们对其的认知却只能从零开始 。 所以对于生命的研究 , 我们人类目前还停留在一个初级的层面 , 我们观察到了很多现象 , 也积累了大量的数据 , 但我们还没有办法总结出完美的规律 , 正是因为如此 , 人类才连最简单的细胞都造不出来 。
当然了 , 这应该只是暂时的情况 , 相信以人类的聪明才智 , 终有一天会洞悉生命的所有奥秘 。
好了 , 今天我们就先讲到这里 , 欢迎大家关注我们 , 我们下次再见`
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